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HOVERMAP多功能移动扫描及无人机解决方案地下矿山应用案例
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产品名称:  
HOVERMAP多功能移动扫描及无人机解决方案地下矿山应用案例

Product model:  
Product Overview:
Hovermap是基于SLAM 的激光雷达扫描系统,广泛应用于地下矿山数据采集,为矿山生产运营提供科学决策依据。
案例详情
参数

 

  Hovermap是基于SLAM 的激光雷达扫描系统,广泛应用于地下矿山数据采集,为矿山生产运营提供科学决策依据。

  

 

  Hovermap

  Hovermap可以搭载在无人机上,在无GPS信号的恶劣环境中进行超视距、无通讯的自主智能飞行。无人机飞入人员难以进入的地下空间采集高质量数据,使人员远离危险区域,从而从根本上保证作业安全。

  使用平板电脑通过Hovermap 操控软件操纵无人机,完成从起飞到返航着陆的整个扫描任务。三维激光扫描数据在无人机上进行及时处理,提供实时3D地图。只需在地图上轻触一下即可设置路径航点,无人机导航任务就交给Hovermap自主智能地、安全地完成。

  

 

  Hovermap

  多功能平台

  

  Hovermap还可以搭载车辆、下放绞车、

  手持或背包等多种平台

  Hovermap激光雷达扫描多功能解决方案,具有先进的防碰撞和自主智能飞行功能,可以安全、轻松、快速地对人员难以接近的危险区域、无GPS的空间环境进行三维激光扫描和建模。

  Hovermap可以搭载无人机、车辆、下放绞车、手持或背包,适用于任何井巷或基础设施环境。

  ● 基于SLAM的精确移动扫描测绘;无需GPS

  ● 防碰撞;检测并避开小至1毫米线缆障碍物

  ● 一键起飞,自主飞行;超视距,超通信信号覆盖

  ● 360°视角;无阴影;点云密度均匀。

  矿山决策依据

  对于人员难以进入的区域,例如采场、溜井和通风天井等,Hovermap采集准确数据,使矿山经营者做出基于数据分析的科学决策,优化矿山整个生命周期的规划设计和生产。

  ● 作业安全保障

  测量人员采集数据期间,保持身处危险区域以外。

  ● 信息准确可靠

  在几分钟内即可完成巷道、采场和天井的扫描,获得下一步作业所需的信息,减少对正常生产作业的影响。

  l 简单易用

  Hovermap 的多功能性和用户友好设计,适用于矿山多种测量应用,极其简单方便,一学就会。

  用户反馈

  Hovermap从根本上改变了我们的地下作业区测量工作方式。使用Hovermap进行地下三维测量建模,对我们南山分公司优化资源开发方案、改进采空区治理手段提供了科学依据。现场测量团队无不对Hovermap作业方式的安全性和灵活性以及采集数据的可靠性表示赞赏,认为它是地下采场作业、采空区治理必不可少的三维测量手段。

  ——国内某黄金集团矿权与技术管理部

  应用案例

  作业安全是地下矿山的最高优先。 自主智能系统可以代替人员在危险环境的作业;自主智能采集数据提供准确及时的地下空间信息;数据信息的快速访问帮助科学决策,实现矿山的安全高效生产。地下矿山采场和巷道工程的岩层稳定是安全高效矿山的重要因素,业主需要投入大量的人力物力进行安全监测和评估。Hovermap激光雷达扫描与超视距飞行相结合,提供了一种快速、安全的空间数据采集方法,为决策人员提供高质量数据信息。

  本文介绍Hovermap移动扫描及自主无人机解决方案在地下矿山的多种应用案例。

  01巷道掘进超欠挖调查

  无人机载和车载Hovermap移动激光扫描仪能够在巷道掘进过程中快速采集数据,对其他作业人员的正常工作不造成干扰,也不会危及人员安全。

  将竣工扫描数据与原设计进行比较,可提供详细的超挖破坏分析,并检查施工质量是否符合设计允许范围。

  

 

  图:Hovermap扫描数据与原设计之间的偏差。暖色代表超挖,冷色代表欠挖。

  02工作面爆破数据整合

  Hovermap在几分钟内完成巷道掘进工作面的扫描。可以赶在爆破之后、其他作业开始之前,使用无人机进入工作面采集数据。点云数据提供巷道爆破后出毛量, 计算出岩石爆破后的松散系数和工程量整合。

  比较爆炸前后扫描可以确定原位岩石体积、爆炸后体积和松散系数。

  

 

  图:Hovermap用于巷道爆破前后扫描。第二次扫描采集到爆堆分布情况。第三次扫描巷道在出毛后、支护前的形状。

  03巷道收敛检测

  为了保证地下作业环境安全,巷道支护监测显得非常重要。通过手持、车载或无人机载Hovermap扫描仪获取的点云数据,要比大尺度测量或传统的拉伸计读数所获得的信息要有用地多。

  Hovermap精度可以识别5毫米的变化。快速扫描方法可以定期收集数据。这导致更好地识别巷道收敛趋势和闭合速度,可以更准确地估计剩余压力并相应地优化复垦计划。

  

 

  图:车载Hovermap只花几分钟就完成200 m巷道扫描。多次扫描数据被整合起来对比,可以识别闭合区域(暖色)和开裂区域(冷色)。

  04岩体结构检测

  Hovermap高分辨率点云数据用于自动结构识别软件,例如 Maptek PointStudio、Sirovision和开源点云软件CloudCompare。

  左边这个例子,有足够数据能够识别这个巷道的岩层控制结构。

  为了对岩体进行更全面的分类,还需要进行小范围精细扫描,以识别其他潜在的影响因素。

  

 

  图:Hovermap高分辨率点云数据分析可以充分揭示巷道结构特征。进一步的分析可以帮助识别全矿范围的不连续性。

  05喷射混凝土支护检查

  巷道喷射混凝土前用Hovermap扫描,用于记录空洞、岩层结构和基本支撑情况。为将来的分析和审计提供基础数据。

  喷射混凝土后进行第二次扫描用于验收,检验喷射质量是否符合规格要求。 第二次扫描数据作为基础数据,以便将来检测喷射混凝土随着巷道的变形或损坏。

  相对而言,其他检测方法例如钻孔检验传统方法既费时又不准确。

  

 

  图:喷浆前后扫描记录,对比热图可以直观地突出显示喷射质量是否符合要求。此厚度热图中,暖色代表过喷,冷色代表欠喷。

  06危险工作面扫描检查

  利用Hovermap无人机的自主智能超视距飞行特点,可以安全地进入危险工作面扫描,例如坍塌的掌子面。

  技术人员可以使用采集的数据来评估工作面情况,并根据分析结果制定安全抢修措施。

  

 

  图:Hovermap 无人机飞入高风险区域例如坍塌掌子面进行扫描,为岩层结构安全分析评估和安排抢修措施提供了详细数据。

  07巷道支护信息

  巷道支撑可以防止冒顶片帮,保证矿山安全运营。使用 Hovermap采集数据,用于快速安全地检查支护质量,并帮助锚杆计数。

  扫描数据记录支护位置、类型和间距。提供信息判断支护是作为系统整体还是只是局部个体发生作为;万一有岩石安全事故发生,可用于制定抢险措施。

  

 

  图:(顶图)巷道顶板点云数据帮助识别锚杆位置,(底图)加工处理数据生成锚杆位置的图形表示。

  08岩土安全事故调查

  发生重大岩土安全事故(例如冒顶片帮)后,首要任务是对事故现场进行评估,并制定抢修措施。

  使用Hovermap无人机进入扫描,帮助了解现场情况,并计算坍塌体积和表面积,确定现有支护是否安全。并进行变形分析,预测冒顶片帮和巷道收敛。

  

 

  图:Hovermap非常适用于冒顶现场调查和测量。2019 年瑞典基律纳铁矿发生地震时,Emesent合作伙伴在短短几天内就做出数公里受损巷道的三维实景模型。

  09废旧矿山井下设施调查

  矿产品市场需求旺盛,过去封存的老旧矿山要重新开工。这就需要调查井下设施状况及巷道支护老化情况。

  Hovermap可以安全进入井下采集数据,使得业主和技术人员完成重新开工前的全面设施状态、井巷工程及采场的岩体结构安全风险评估,为下一步的人员进入现场做好准备。

  

 

  图:使用Hovermap 对井下设施及工程进行状况调查和扫描,便于技术人员评估风险,为重新开工做准备。

  10基础设施现状调查

  Hovermap移动扫描采集基础设施建筑环境现状,点云数据处理可以快速将复杂的3D结构环境输出成CAD电子图纸。

  通过比较多次扫描数据,技术人员可以检测基础设施建筑环境随时间发生的变化。

  

 

  图:井下破碎站Hovermap扫描点云数据

  客户有话说

  Hovermap移动扫描简单易用,普通人员一教就会。现场工人可以用Hovermap查看某段新挖巷道的喷锚支护情况,地质工程师用它对某个新采场进行地质测量。这确实有助于利用第一手实测数据信息更快、更好地做出决策。

  安德鲁·劳斯澳洲数字矿山公司首席执行官

  Hovermap

  采场数据分析和整合

  Hovermap 自主智能无人机超视距飞入采场进行扫描,为岩土工程、地质、凿岩爆破以及测量各部门提供采场高质量点云数据。

  11基础设施现状调查

  使用Hovermap扫描采场,产生的点云数据密度分布均匀,覆盖阴影最小,分辨率最高。准确的采场三维数据可以让凿岩爆破工程师观察到炮孔爆破设计是否合理,从而找出提高爆破质量和效率的办法。扫描数据帮助进一步优化爆破设计,降低损失贫化率,改善矿石块度分布。

  

 

  图:反应采场情况的Hovermap扫描数据与原设计的对比。数据分析可以识别岩层结构,检查超挖和欠挖情况。暖色区域表示采场实际大于原设计,冷色区域表示采场实际小于原设计。(数据来源:必和必拓)

  12采场矿量

  使用Hovermap高质量点云数据,可以更准确地分析采场最终情况,核对矿石生产吨数,统计矿石损失贫化,并为资源耗竭评估建模提供数据。准确的采场数据可以帮助量化预期矿体品位,帮助提前准备材料库存。矿山地质工程师与选矿厂、冶炼厂合作,可以保证所需的混矿品位。

  

 

  图:Hovermap无人机扫描数据一次可以覆盖整个采场,点云数据密度分布均匀,阴影很小,可生成准确的三维采场模型。

  13采场爆破质量

  定期扫描采场,检查采场爆破质量。 对比不同时间段的扫描数据,可以发现新问题,例如大块过多或破碎过度,会影响出矿效率。

  有了扫描采场数据,可以将回采进度与原计划进行比较,并相应地调整下游作业,从而避免设备停机空置影响生产效率和成本。

  

 

  图:采场多次扫描,记录采场的爆破落矿进度。扫描经过坐标拼接合并,生成爆破后采场的准确三维模型。采场数据来源:必和必拓奥林匹克坝矿。

  14过采和欠采

  从采场回采有用矿石量是地下矿山生产关键指标之一。 使用Hovermap定期扫描采场,可以帮助实现回采量最大化。

  基于Hovermap扫描点云数据的精度和密度,岩土工程师可以对采场坍塌进行详细的回溯分析,以高度可信的方式确定导致过采和欠采的岩石力学机制,并调整采矿工艺,最大程度地减少重新坍塌的可能性。

  

 

  图:过去使用传统的CMS扫描技术,无法检查采场超采情况。Hovermap无人机只需三分钟,就可以采集到完整的地下空间数据。上图显示了采场形状、超采情况(右侧标白处)和断层。

  15围岩结构检测

  Hovermap点云数据准确、分辨率用于识别节理结构痕迹和平面。可以提取结构特征,例如结构面的倾角和方位角、延续性、表面粗糙度和特征间距,用于岩体分类和采矿设计。

  采场安全依赖于围岩的稳定性。识别那些现在和将来可能会影响采场稳定性的岩石结构特征可以帮助提高采场安全生产效率。

  传统三维扫描方法无法满足精细的围岩分析。

  

 

  图:必和必拓公司奥林匹克坝矿地下采场分析使用大量的Hovermap 扫描数据及岩石力学结构数据。在采矿设计团队选择采场最终边界结构时,参考了大量的高分辨率Hovermap扫描数据。

  16充填高度/体积

  Hovermap扫描可用于监控嗣后充填高度,并确保正确的充填形状。 作业人员能够准确掌握采场剩余的充填空间,并相应地引导充填位置。

  

 

  图:使用 Hovermap扫描正在充填的采场,可以得到准确的已填充量和未充填空间

  17采场几何尺寸

  Hovermap扫描数据给出准确的采矿空区三维模型,满足地方政府管理部门对地下采矿的司法要求。传统的CMS空洞模型通常会导致数据出现缺口,这可能会使矿山在发生事故时要承担法律风险。

  此外,准确、高分辨率的采空区三维模型,可供其他技术团队做其他业务检查时共享。

  

 

  图:Hovermap 可以从顶部、中部或放矿口开始扫描采场,捕获密度均匀、无阴影的高质量点云数据, 为确定采场尺寸提供了技术支持。

  18放矿口结构破坏

  采场放矿口顶部发生坍塌时,可以使用Hovermap 扫描数据创建受影响区域的三维视图,并查看受损部位的详细情况。工程师据此确定该采场是可以修复还是应该废弃。

  传统的CMS扫描方法无法足够精确的数据,并且CMS扫描方式会让测量人员和设备处于危险之中。

  

 

  图:对必和必拓奥林匹克坝矿的一个放矿口的两次Hovermap扫描,两次相隔一周,数据合并对比,记录了塌方而造成的损害。初始扫描数据为灰色,而后来的扫描显示顶端有大块区域发生塌方。

  19放矿口堵塞检查

  Hovermap 扫描可以帮助更好地了解空场法和崩落法采矿放矿口超大块矿石堵塞或矿石悬空情况。处理这些问题可对人员和设备造成安全隐患。

  Hovermap无人机扫描范围和宽视角可以提供比传统 CMS方法获得的更好的堵塞情况视图。

  

 

  图:该出矿口点云数据是从相邻的回采巷道中放出的Hovermap无人机采集来的,无人机可以躲开有潜在冒顶危险的区域下方。点云数据揭示大块矿石引起悬空。

  竖井设施

  提升竖井、通风井、天井和矿石溜井是地下矿山必不可少的昂贵基础设施。为了保持矿山安和高效生产,采矿和岩土工程师需要了解采矿引起的应力和构造应力对井巷结构的的影响。传统的数据收集方式,包括 C-ALS 扫描仪、钻孔检查孔等,会产生不完整的、分辨率极低的井巷结构扫描,既费时又费钱,而且通常不会在发生重大故障之前进行检查。

  Hovermap扫描仪使用成本极低,通常不到竖井/溜井成本的1%,并且效率很高。Hovermap可以在大约 20 分钟内扫描100 米竖井。

  Hovermap扫描竖井,是放在保护笼里通过绞车下放,最大扫描距离可以超过1000米。所测得的数据完整、准确、分辨率高,并且人员能够远离竖井周围的危险环境。

  20通风井检查

  通风是地下矿山的关键部分。Hovermap可以轻松低成本地扫描通风竖井:当通风井直径大于四米时可以用无人机;,当通风井直接小于4米时,则可采用系绳方式下降扫描。

  Hovermap扫描数据可以快速生成通风井全图,以便与原始施工规范进行比对。还可以容易地识别地压引起的井巷损坏,帮助地质工程师对井巷变形的认识。

  

 

  图:Hovermap数据显示地压引起的井巷损坏。在这个通风井中可以观察到垂直于主应力方向的压弯和应力引起的井壁剥落。

  21溜井检查

  保持溜井健康状况完好,有助于矿山生产目标的顺利完成。定期检查溜井,能够及时发现溜井结构变化、变形和堵塞情况,并确保顶部没有矿石悬置。

  Hovermap可以快速、轻松地完成数百米溜井扫描,并生成准确的三维点云数据,为溜井维护决策提供准确信息。

  

 

  图:Hovermap扫描数百米溜井,并生成准确的可视化点云数据。南非佩特拉钻石矿的溜井发生坍塌和水浸。业主研究溜井扫描数据后,认为修复费用极高,遂决定放弃。

  22地质特征识别

  地下矿山的裂缝、断层、岩性变化、开采应力和构造应力等地质特征会导致围岩变化。 监测井巷变形和塌方情况,并确定修复费用是否在合理的经济成本范围内,是一个长期存在的挑战。

  地质工程师通过分析Hovermap扫描点云数据,可以推断大范围地质特征,并改进岩体分类精确度,为管理层提供决策依据。

  

 

  图:Hovermap点云的属性强度有助于识别代表岩性单元变化的地质特征,例如侵入岩床。在图示扫描数据中,红色表示较低的反射强度。该区段的岩层结构需要进一步地质调查,预测将来天井掘进与此相遇时的情况。

  23天井结构分析

  局部、全矿或区域范围的地质结构会对矿山安全生产构成重大影响。用Hovermap 探测天井,采集的多属性点云数据高分辨率高,为天井和地下空区结构分析提供数据。使用Maptek PointStudio、Sirovision或 CloudCompare分析软件,可以识别引起地质破坏的结构结构,帮助岩土工程师评估将来进一步破坏的可能性,并且反馈分析以改进设计。

  

 

  图:使用 Hovermap 捕获的数据集分析,在保护笼中降低并在上方可视化为平面和立体网络,显示负责在矿石通道中产生沉降物的结构。

  客户有话说

  我们使用Hovermap无人机检查矿石溜井和放矿口,或直接使用Hovermap扫描竖井和斜坡道,采集到的点云数据使用效果远远超出我们的预期。其中有一次检查矿石溜井,通过检查所采集到的点云数据,我们发现该溜井无法修复。这个决策为我们节省了大量的时间和精力,节省了数百万美元。

  ——亚历克斯·霍尔德 南非佩特拉钻石矿业公司集团战略业务与创新经理

  24反井检查

  反井扩孔,需要经常检查井壁,准备喷浆支护,形成下一次检查的基准线。

  Hovermap 放置在保护笼中,沿井筒下降,采集井筒数据,快速生成竣工状况报告。

  相比之下,使用传统的CM扫描方法检查井筒,难度大,成本高。

  

 

  图:使用Hovermap数据,创建天井设计图与实测图对比;发现井筒的应力破坏。热色表示超出设计50 毫米以上,冷色表示不足设计尺寸超出50 毫米。

  25老旧基础设施检查

  老旧基础设施缺乏技术图纸或竣工图。使用Hovermap可以安全地进行安全状态检查。采集到的点云数据用于识别危害,并为制定修复计划提供信息。

  

 

  图:将Hovermap转入保护笼,并用绳索升降检查必和必拓奥林匹克坝矿的一个老旧竖井。并将数据与两年前完成扫描数据进行进行比较。

  

 

  Hovermap

  专为地下恶劣环境作业而设计

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