Sandvik TIM3D – Tarkkuutta ja tuotantotehoa avolouhintaan

 Sandvik TIM3D on poravaunun paikannusjärjestelmä, jonka avulla poravaunut saadaan 3D-työkoneautomaation piiriin. Satelliittipaikannusta apuna käyttäen järjestelmä opastaa poraussuunnitelman mukaisen aloituspaikan ja oikean suunnan. Tarkka poraus parantaa lohkaroitumista ja lisäksi sen ansiosta saadaan entistä tasaisempi kentän pohja pinnan epätasaisuudesta huolimatta.

Paikannuksessa käytetään GNSS-satelliittipaikannusta, joka perustuu sekä yhdysvaltalaisten GPS-signaalien että venäläisten GLONASS-signaalien käyttöön. Paikallisen tukiaseman avulla päästään 10 senttimetrin kolmiulotteiseen tarkkuuteen. Vastaavaa satelliittipaikannusta ovat käyttäneet myös porauskenttien mittaajat. Merkittävää Sandvikin järjestelmässä on se, että reikien aloituspaikkoja ei enää tarvitse merkitä kallion pintaan. Järjestelmä mittaa oikean etäisyyden reiän pohjaan riippumatta kallion pinnan muodoista, ja se opastaa siis pelkän aloituspaikan lisäksi myös oikean suunnan reiälle.

Porauskaaviot laaditaan toimistolla ja ne siirretään porauslaitteeseen tässä vaiheessa USB-muistilla, jatkosuunnitelmissa on tiedonsiirto langattoman verkon välityksellä. Mittausryhmän työ jää pois, koska kaikki reiän tiedot saadaan nyt paikannusjärjestelmän kautta.

Järjestelmä antaa porarille mahdollisuuden poiketa porauskaaviosta esimerkiksi mahdottoman aloituspaikan takia. Uudesta aloituspaikasta huolimatta reiän pohjapiste saadaan suunniteltuun kohtaan, kun TIM3D laskee uuden suunnan todellisen aloituspaikan mukaan. Vaihtoehtoisesti suunniteltu pohjataso voidaan saavuttaa samansuuntaisella reiällä

Toteutunut poraus tallentuu kaaviona tietokoneen muistiin, josta se taas siirretään toimistolle USB-muistin avulla. Tiedot tallentuvat kaivosalan tiedonsiirtoformaatin mukaisena datana, joten niitä voidaan syöttää erilaisiin ohjelmiin, kuten esimerkiksi räjäytyssimulointiin. Tällä saadaan arvokasta tietoa räjäytyskaavioiden suunnitteluun ja prosessin optimointiin.

Destia mukana kehitystyössä

Poravaunujen 3D-paikannusjärjestelmän kehitystyössä on Sandvikin kanssa ollut innolla mukana Destia Oy, joka on 3D-työkoneautomaatiossa edelläkävijä Suomessa. ”Destia on hyödyntänyt työkoneautomaatiota systemaattisesti rakennustyömaillaan kaivu-, pyörä- ja puskukoneissa sekä tiehöylissä jo vuodesta 2007. Automaatiota on käytetty niin maanteiden kuin katujen rakennuksessa sekä esimerkiksi isojen kenttien rakentamisessa Talvivaaran kaivosalueella”, kertoo Destian kalliorakentamisen kehitysinsinööri Juho Torvi.

Nyt järjestelmä laajentuu Destialla kaivosurakoinnin puolelle poravaunuautomaation tultua saataville. Torvi on tutkinut asiaa tarkasti, sillä hän teki Destialle diplomityönsä Oulun yliopistossa asiaa sivunneesta aiheesta.

Ensimmäinen useissa kohteissa

Ensimmäinen asiakkaan käyttöön luovutettu TIM3D -järjestelmä asennettiin tammikuussa Destian noin vuoden vanhaan Sandvik DX780 -poravaunuun jälkiasennuksena. Liikuteltavuutensa ansiosta DX-sarjan vaunua on helppo testata erilaisissa kohteissa. Destian vaunu on ehtinyt olla jo tierakennustyömaalla Kantatie 51:llä, pienellä avokaivoksella Huittisten Jokisivulla ja nyt suurella avokaivoksella Talvivaarassa.

”Kolme erilaista kohdetta ja kaikissa toiminut hyvin. Kantatie 51:llä työskentelimme aivan liikenteen vieressä, joten oli erityisen tärkeätä reikien olevan tarkasti oikein suunnattuja mahdollisimman lyhyiden liikennekatkojen saavuttamiseksi. Myös pakkasensieto tuli testattua heti kättelyssä, sillä järjestelmän käyttöönottoaikaan pakkasta oli -25 astetta. Ongelmia ei siitä syntynyt.”

”Destia on tehnyt alusta alkaen tiivistä kehitysyhteistyötä Sandvikin kanssa TIM3D -järjestelmän tiimoilla. Yhteistyön hedelmänä julkaistaan kesällä ensimmäinen käytettävyyttä parantava päivitys järjestelmään.”

Tehoa ja laatua

”Keskeistä on, että poraustarkkuus on parempi kuin aikaisemmin”, sanoo Torvi. ”Nyt saamme aikaisempaa tasaisemman lohkaroitumisen, mikä tarkoittaa jatkoprosessin tehokkuuden paranemista. Kolmiulotteisen paikannuksen ansiosta porareikien pohjat ovat tarkasti oikeassa paikassa, minkä ansiosta louhoksen pohjasta saadaan entistä tasaisempi.”

”Tarkuus on ollut oletettua tarkempi, huomattavasti tarkempi kuin perinteinen menetelmä. Tarkkuus on ollut xyz-suunnassa 5–10 senttimetriä, välillä olemme päässeet jopa alle 5 senttimetriin. Puomin nivelten tulee olla hyvin tiukat, jotta mittatarkkuus pysyy hyvänä. Nyt kaikki reiät ovat täsmälleen samaan suuntaan. Samansuuntaisuus korostuu useamman porarin poratessa samaa kenttää, koska ”käsialaerot” jäävät pois.”

Suunnittelu toimistolle

”Porauskaaviot teemme etukäteen tietokoneella ja siirrämme tiedot poravaunulle. Poratessa voi kuitenkin tehdä poikkeuksia suunnitelmaan; siirtää reikiä tai tehdä kokonaan uusia. Toteutuneen työn data tuodaan taas toimistolle, jonka raportointiin Destialla on oma työkalu. Koska suunnittelu ja merkkaus jäävät käytännössä pois kentältä, tehostuu poraustyö oleellisesti. Porari pysyy ohjaamossa”, täsmentää Torvi.

Talvivaaran kaivoksella Destian DX-sarjan vaunuja käytetään sivukiven louhintaan, sillä ne ovat ketteriä liikkumaan epätasaisella pintakalliolla. ”Siirtelemme koneita työmaalta toiselle kulloinkin parhaan soveltuvuuden mukaan”, sanoo Torvi.

Porari arvostaa

”Poravaunun 3D-järjestelmä vaatii porarilta enemmän kuin kaivinkoneen 3D-järjestelmä. Perustoiminnot oppii TIM3D:ssä melko nopeasti, mutta kaikkien toimintojen opetteleminen vaatii hieman enemmän aikaa. Porarit ovat tottuneita käyttämään tietokoneita ja he oppivat kyllä käyttämään 3D-järjestelmääkin”, luottaa Torvi.

Yli kymmenen vuoden porauskokemuksen omaava Destian porari Aki Laurila pääsi aika nopeasti sinuiksi TIM3D-järjestelmän kanssa. ”Kun joskus on käyttänyt tietokonetta tai pelannut puhelimella matopeliä, niin äkkiä tämän oppii. Kyllä tämän järjestelmän käyttöönotto nopeutti poraustyötä, nyt ei tarvitse enää normaalisti hypätä ulkona kuin vaihtamassa porakruunuja. Varsin luotettavakin tämä järjestelmä on jo nyt, vaikka se ei ole ollut käytössä tämän kauempaa. Nyt kun on tämän järjestelmän oppinut, niin paljon mieluummin poraan tämän kanssa kuin ilman”.

Talvivaarassa louhinta tehostunut

Talvivaarassa on tänä vuonna tavoitteena louhia 21 miljoonaa tonnia malmia ja 15 miljoonaa tonnia raakkua. Pintamaata poistetaan lisäksi noin miljoona tonnia. Malmin louhinnan kaivosyhtiö tekee omana työnä ja tuotantoporaukseen se käyttää kolmea Sandvik DP1500i -poravaunua. Näihin noin kaksi vuotta käytössä olleisiin laitteisiin asennettiin keväällä TIM3D- järjestelmät ja nyt niistä on kertynyt käyttökokemuksia kolmen kuukauden ajalta.

”Työ on tehostunut ja laatu parantunut”, iloitsee kaivossuunnittelija Lauri Sarajärvi. ”Myös kuljettajat ovat tyytyväisiä ja kokevat työnsä helpottuneen paikannusjärjestelmän ansiosta. Tarkkuus on hyvä – olemme päässeet kahdeksan senttimetrin tarkkuuteen. ”

”Mittaryhmällä on samantasoinen mittalaite, mutta poralaitteeseen yhdistettynä jää merkkausvirheet pois ja lisäksi saadaan reiälle oikea suunta. Pimeällä ja erityisesti talvella järjestelmän edut korostuvat, sillä enää ei työ ole kiinni merkkien näkymisestä.”

Louhinnan laadulla on suuri merkitys jatkoprosessissa, erityisesti murskauskapasiteetin tarpeeseen, sillä hyvä lohkaroituminen auttaa murskausprosessia. ”Murskaamme malmin 8 millimetrin murskeeksi bioliuotusprosessia varten”, esittelee Sarajärvi. ”Lohkaroituminen saadaan hyväksi tarkalleen oikein suunnatulla kentällä. Erittäin merkittävää on, että nyt saamme kentän pohjasta aikaisempaa tasaisemman ja kynsiä jää vähemmän, sillä reikien pohjat ovat nyt tarkasti oikeassa paikassa. Tasainen kenttä helpottaa lastausta ja liikkumista alueella sekä säästää renkaita, mikä on myös merkittävää suurten kaivosrenkaiden korkea hinnan takia. Myös seuraavan kentän poraaminen on helppoa tasaiselta pinnalta.

Talvivaarassa TIM3D-järjestelmän käyttöönotto on päätetty jo nykyisiä poravaunuja hankittaessa. Siksi kenttien poraussuunnitelmat on tehty jo pitkään kolmiulotteisina, joista on muokattu kaksiulotteiset suunnitelmat mittaryhmälle. ”Tältä osin ei 3D-järjestelmän käyttöönotto muuttanut suunnittelemistamme kuin yhden vaiheen poisjättämisen verran”, sanoo Sarajärvi.”Odotamme kovasti langatonta tiedonsiirtojärjestelmää. Nyt USB-muistilla siirretty tieto liikkuu vähän hitaasti verrattuna langattomaan siirtoon. Reaaliaikaisen tiedon avulla tietäisimme tarkkaan missä vaiheessa minkäkin kentän poraus on ja sen avulla voisimme tehostaa panostuksen työnohjausta.”

”Destia on käyttänyt 3D-paikannusta menestyksekkäästi täällä Tavivaarassa kenttien rakentamisessa ja se on parantanut rakentamisen laatua. Niinpä muutkin urakoitsijat ovat seuranneet Destiaa ottamalla järjestelmiä käyttöön. Samoin täällä avolouhinnan puolella käyttöön otetusta paikannusjärjestelmästä on odotettavissa tulevan järjestelmä, jota ilman ei pärjätä”, arvioi Sarajärvi.

Kuljettajille mieleinen

Talvivaaran kaivoksella on toiminut kuljettajakouluttajana keväästä lähtien Jouni Sirviö, jolla on 23 vuoden kokemus työskentelystä poravaunuilla. Kouluttajan palkkaaminen ei tullut tarpeelliseksi paikannusjärjestelmän käyttöönoton takia, vaan yleisesti koulutustarpeiden täyttämiseksi. ”Suoraan kurssilta tulevien koulutusta on paljon”, sanoo Sirviö. ”Kaivokselle tulee uusia poravanunkuljettajia jatkuvasti ammattiopiston kautta. Heillä on kyllä perustiedot työstä, mutta aina ansiotyöhön käytännön töihin tuleminen vaatii harjoittelua. Monet heistä ovat täällä jo työharjoittelussa kurssilta ja tämä on jatkoa sille.”

”TIM3D-järjestelmä on käyty läpi kaikkien porareiden kanssa henkilökohtaisesti. Porarit ovat tykänneet kovasti, sillä järjestelmä helpottaa työtä, ja tekee sen mukavammaksi, sillä hytissä saa olla entistä suuremman osan työpäivästä – enää ei tarvitse hyppiä tekemässä spray-merkkejä. Reikärivit kentillä ovat nyt silmin nähden suorempia kuin ennen. Hieman vielä kun saadaan lisättyä porausmukavuutta, niin tuote on erittäin hyvä. Tämä on paras uusi innovaatio poravaunuihin sitten hydraulisen vasaran ja hytin”, kehuu Sirviö.

Sandvikin myyntipäällikkö Markku Saikkonen toteaakin TIM3D-järjestelmän parantavan työn tehostumisen ja työviihtyvyyden lisäksi myös työturvallisuutta, kun porari voi työskennellä enemmän hytistä käsin eikä talvisinkaan tarvitse käydä ulkona tarkistamassa ja merkkaamassa reiän paikkaa. Näin mm. liukastumisriskit pienenevät eli TIM3D tukee työn sujuvuutta ja turvallista työympäristöä.

Sandvik DP1500i -poravaunulla oli työvuorossa operaattori Jouni Polvinen. Hän on tullut Talvivaaraan porariksi viime maaliskuussa työllistämiskurssin kautta. ”Itse poravaunu tuli tutuksi jo kurssilla alkajaisiksi simulaattorin kautta. Sen avulla oppi perustoiminnot ja liikkeet. Luultavasti myös muutamia vaurioita tuli vältetyksi simulaattoriharjoittelun ansiosta.”

”Aika nopeasti tähän paikannusjärjestelmään pääsi sisään, nyt tuntuu jo helpolta”, sanoo Polvinen. ”Olen käynyt tietokonekoulun, mikä varmasti osaltaan helpottaa järjestelmän omaksumista, hyvin tämä osaa opastaa. En ole porannut paljoakaan ilman, mutta kyllä tämän avulla saa suorat linjat eikä tule inhimillisiä virheitä.”

Markku Saikkonen Sandvikilta kertoo TIM3D-järjestelmän olevan saatavilla uusiin DX ja DPi –sarjan poralaitteisiin.

Juha Kuusjärvi