Táto stránka neobsahuje aktuálne výstupy práce sektorových rád.
Stránka je archív výstupov projektu Sektorovo riadené inovácie (apríl 2019 – december 2022)
Ministerstva práce, sociálnych vecí a rodiny SR.
Vo vhodných horninových útvaroch sa bude dobývať pomocou malých autonómnych robotov, bez vytvárania veľkých otvorených priestorov – takéto dobývanie bude vhodné pre horninové telesá v ktorých bude dobre známa lokálna geológia, čo je podmienkou pre autonómne dobývanie. Technológia vyžaduje veľmi silné batérie, ktoré navyše odolajú drsnému prostrediu. Bude sa ňou dať dobývať v hĺbkach niekoľkých kilometrov pod povrchom. Samozrejme, materiály, z ktorých budú roboty vyrobené, musia odolať teplote (špeciálne zliatiny, špeciálna oceľ). Uvažuje sa aj o autonómnych operáciách robotického roja. Roboty budú kompletne diaľkovo ovládané. Budú dopravovať malé množstvá vyťaženého materiálu na veľké vzdialenosti cez nebezpečné priestory. Algoritmus spolupráce robotov je podmienkou, roboty musia byť malé, robustné, komunikatívne. V prípade použitia takýchto robotov už nebude potrebné mať v podzemí veľký personál ľudí, bude nižšia spotreba energie, menej odpadu (jaloviny), žiadne prejavy na povrch (poddolovanie), bude sa ťažiť len rudná žila, respektíve úžitková zložka. Táto miniaturizácia dobývania nebude vytvárať veľké otvorené podzemné priestory, náchylné na samozavaľovanie (generujú banské otrasy). Základným predpokladom je energetická efektivita zdrojov autonómnych robotov a schopnosť spolupráce v roji. Potenciálne nebezpečenstvo nezvládnutia autonómnej replikácie nanorobotov sa môže stať v budúcnosti realitou ohrozujúcou život na Zemi.
Autonómne, informačno-komunikačnými technológiami ovládané bio-dobývanie bude hlavnou ťažobnou metódou – pre nepretržitú kontrolu meraní sú potrebné veľmi spoľahlivé snímače. Táto technika umožní dobývať nízkoobsahové rudy s minimálnym dopadom na životné prostredie. Avšak takáto ťažba rúd s nízkym obsahom kovov znamená zvýšenú potrebu vyhľadávania vhodných zásob, čo zanechá zreteľnú stopu dobývania (príklady z Fínska). V súčasnej dobe žiadny bakteriálny kmeň neprodukuje významné množstvo kovov. Takto zostáva bio-dobývanie okrajovou záležitosťou dobývania – je vhodné len v určitých špecifických prípadoch. Avšak výskum v oblasti samo sa regenerujúcich kultúr baktérií, schopných prežiť v aeróbnom i anaeróbnom prostredí pokračuje a jeho výsledky sa uplatnia v budúcnosti. Bio-dobývanie nie je všeliekom ako sa môže na prvý pohľad zdať. Vysoký stupeň prirodzeného úbytku a veľmi pomalý krok bio evolúcie sú pre túto technológiu limitmi. Preto sa pravdepodobne táto metóda nestane v budúcnosti rozhodujúcou. Na druhej strane však treba povedať, že použitie baktérií sa môže v určitých prípadoch vo veľkom rozsahu podieľať na odsírovaní uhoľného sloja. Výskum sa zameriava aj na použitie baktérií na zisťovanie prítomnosti zón vrstiev Gossan alebo odstraňovanie arzénu zo síranov a sírnikov.
Spolupracujúce roboty úpravy rudných ložísk in-situ – spolupráca medzi rôznymi typmi robotov a generácií obmedzí prítomnosť ľudí na pracovisku v podzemí. Spoľahlivosť tohto systému však musí byť veľmi vysoká a interoperabilita musí byť bez prekážok. Inak hrozia veľké finančné škody a nebezpečenstvá. Dôležité sú protokoly, ktorými sa riadi komunikácia človeka s robotmi. V závislosti od typu dobývanej rudy budú roboty vybavené rôznymi snímačmi. Kombinácia schopností robotov bude viesť k používaniu skôr väčších ako menších robotov. A bude zároveň viesť k zmene myslenia baníkov. Roboty budú schopné vykonávať úpravu rôznych druhov nerastov in-situ, výmenou pracovných nástrojov sa budú vedieť samé modifikovať na iný druh nerastu.
Technológia plazmy pre zvýšenie výnosov vzácnych kovov – použitie plazmy môže zvýšiť výnosy vzácnych kovov ako je Au, Ag a Pt z komplexných rúd o viac ako 1 000 % v porovnaní s konvenčnými metalurgickými procesmi. Spoločnosť Toss Plasma Technologies (ďalej len „TPT“) založená v USA, vynašla novú rádio frekvenčnú plazmovú technológiu, pomocou ktorej sa komplexná ruda s obsahom Zn, Ni, Cu a Pb zahreje na ultra vysokú teplotu 8 000 – 12 000 stupňov Celzia, aby sa prelomila rudná štruktúra a uvoľnili latentné vzácne kovy, ktoré obsahuje a sú v štruktúre uzavreté. Na vzorkách tungsténovej rudy bol získaný výnos Au o 1 500 % vyšší ako tradičnými metódami.
Efektívne hĺbenie vertikálnych jám (šácht) – táto metóda hĺbenia jám je založená na princípe rotačného vŕtania, pričom rezná hlava je zavesená na oceľových lanách tak, aby sa jej umožnil voľný pohyb, pri ktorom kopíruje plochu čelby a odrezáva z nej vrstvy horniny. Toto sa deje vo vodnom prostredí, lebo teleso jamy sa po úvodnom zabezpečení oceľovou alebo betónovou segmentovou výstužou (skružami) naplní vodou, ktorá sa plynule do telesa jamy privádza potrubím a zároveň sa voda s odrezkami horniny v podobe kalu či vrtnej múčky čerpadlom vynáša na povrch do dekantačnej nádrže a následne do úpravne vody a potom ide voda späť do hĺbenej jamy. Po každom cykle vŕtania vrstvy horniny na výšku skruže sa na povrchu zmontuje zo skruží kruhový profil jamy, ktorý sa v celosti zapúšťa do jamy kde sa spojí so skružami, ktoré sa v jame už nachádzajú, pričom sa v jame vytvára ochranné puzdro (niečo ako rúra) – ochranná výstuž telesa jamy.
Razenie tunelov pod pretlakom a razenie so zmrazovaním horniny –
a) Razenie tunelov pod pretlakom – práca v stlačenom vzduchu sa môže použiť v kombinácii s viacerými tunelovacími metódami, ale najčastejšie sa používa pri razení štítom, alebo napr. s hnaným pažením a metódou striekaného betónu. Pri väčšom pretlaku vzduchu, najmä pri hodnote viac ako 0,15 MPa dochádza k nepriaznivým fyziologickým účinkom, výkonnosť klesá a musia byť skracované zmeny na max. 4 – 6 hodín. Razenie v kvartérnych sedimentoch pri väčších hĺbkach pod hladinou podzemnej vody je nákladné, a to tým viac, čím viac sa tlak vzduchu približuje k hranici 3,5 atmosfér, ktorá sa považuje za najvyššiu fyziologicky prípustnú mieru pretlaku vzduchu pri práci v tuneloch. Pri razení tunela pod ochranou stlačeného vzduchu je potrebné pracovisko pri vstupe do tunela oddeliť od ostatných priestorov pretlakovými komorami, cez ktoré sa zabezpečuje prechod pracovníkov a doprava materiálu medzi priestorom so zvýšeným tlakom vzduchu a priestorom s normálnym tlakom vzduchu. Pretlakové komory sú oceľové, v podobe horizontálnej tlakovej nádoby. V čelách oceľových valcov sú dvierka s gumovým tesnením. Pri doprave pretlakovou komorou sa tlak vzduchu v komore pozvoľna upravuje tak, aby sa vyrovnal buď so zvýšeným tlakom na jednej strane, alebo s normálnym tlakom na druhej strane. Pre fáranie a vstup osádky je k dispozícii trojpriestorová pretlaková komora. Paralelne s ňou sa nachádza dlhá materiálová komora. Jednotlivé priestory pretlakových komôr sú pospájané ventilmi, ktorými sa reguluje tlak v komore. Zvýšenie tlaku vzduchu na pracovisku umožňuje raziť tunelové trasy aj v zavodnených pieskoch a štrkoch. Stlačený vzduch bráni vode vnikať do tunela cez čelbu a vytláča ju z najbližšieho okolia výrubu. Tlak vzduchu v tuneli musí byť vždy väčší než hydrostatický tlak vody pred čelbou.
b) Razenie so zmrazovaním horniny – zmrazovanie horniny sa používa pri razení na celý profil, v zavodnených horninách, tekutých pieskoch, pod dnom riek, všade tam, kde hrozia priesaky vody do pracovného priestoru. Vytvorená zmrazená stena vytvára vode odolnú bariéru, podporuje dočasnú stabilitu diela. Pričom môže ísť o klasickú metódu razenia s použitím vrtno-trhacích prác alebo s použitím tunelového vrtného stroja. Zmrazená štruktúra horniny znáša horninové tlaky dokiaľ sa razenie tunela nedostane do pevnej horniny bez priesakov vody. Na zmrazovanie sa používa tekutý dusík, ktorý sa vháňa do (paralelných) vývrtov okolo profilu tunela. Táto metóda sa používa aj pri hĺbení vertikálnej jamy (šachty).
Nová inovačná metóda hĺbenia otvorov do zemskej kôry (litho-jet) – progresívna technická inovačná metóda LITHO-JET umožňuje prenikať do rôznych hĺbok zemskej kôry. Pri tejto metóde sa v interakcii nástroja a konkrétnej horniny využíva technické zariadenie – plameňový injektor, ktorý dokáže do kompaktnej horniny vypaľovať otvory kruhového prierezu, rôzneho priemeru, úklonu a potrebnej dĺžky (hĺbky). Plameňový injektor bude pri natavovaní hornín využívať vysoké hodnoty teplôt a vysoký tlak, ktoré bude možné dosiahnuť použitím vhodného reaktívneho paliva (špeciálna zmes plynov). Inovatívny technologický proces tavenia horniny sa podstatne odlišuje od technológie, pri ktorej sa používajú prostriedky vŕtacej techniky v kombinácii s výbuchovou energiou trhaviny. Revolučný bezkontaktný spôsob uvoľňovania horniny sa realizuje roztavením horniny (prvá fáza procesu) a jej prechodom do magmatického tekutého stavu, pri následnom vytvorení magmatickej hmoty (druhá fáza procesu), ktorá sa postupne ochladzuje a dostáva sa tak do pevného tuhého stavu, pričom po obvode a pozdĺž celého vypáleného veľkopriemerového vrtu vytvára súvislý výstužný veniec zatuhnutej taveniny (tretia fáza). Realizácia tejto novej technologickej inovácie sa (po jej ďalšom testovaní) môže stať pre oblasť podzemného staviteľstva prelomovou, aj keď technicky veľmi zložitou a na precíznosť a použitie neštandardných materiálov, technológií a riadiacich systémov veľmi náročnou technológiou. Vývoj technologickej platformy PLASMABIT prináša zásadnú technologickú zmenu v systéme vytvárania veľkopriemerových otvorov do hlbinných štruktúr zemskej kôry. Revolučný systém „vŕtania“ PLASMABIT je určený pre prenikanie do veľkých hĺbok k podzemným zdrojom, pri ktorom sa využíva robustný plazmový generátor. Systém predstavuje inovačnú metódu pre otváranie zemskej kôry vrtmi, ktorú je možné aplikovať ako overenú technológiu, ktorá na deformáciu horniny využíva platformu skonštruovanú na báze elektrického plazmového oblúka. Inovatívna metóda prenikania do štruktúr zemskej kôry je primárne určená ťažobnému priemyslu, predovšetkým pre oblasť ťažby uhľovodíkov ropy a plynu.
Vplyv inovácií v sektore na nové OV / OZ
Zoznam ovplyvnených odborných vedomostí:
Zoznam ovplyvnených odborných zručností:
Tento projekt sa realizuje vďaka podpore z Európskeho sociálneho fondu
v rámci operačného programu ľudské zdroje.