建设智慧矿山 促进安全生产

目前，用于露天矿山和地下矿山地面监测的 3 种主要工具是__定位系统(GPS)、雷达和激光雷达(LiDAR)。虽然雷达技术早已用于活跃边坡监测和边坡坍塌检测，但该技术经过改进和更新后，已成为当前领先的技术应用。GroundProbe 公司是__领先的露天矿山和地下矿山地面监测解决方案供应商。目前，全边坡稳定雷达(SSR-Omni)是该公司__的系统，旨在通过超高速、全方位的扫描来检测运热点，以最高分辨率覆盖最广阔的区域。岩土监测站(GMS)是该公司第二种基于激光的解决方案，可对面积广阔的矿区进行长时间监测，监测时间可达数月至数年。该方案专门用于露天矿坑和植被茂密边坡的背景监测，还可对尾矿坝、堆场和掘进巷道的变形进行检测和测量。总部位于意大利的 IDS GeoRadar 公司正推广其可用于采矿和土木工程领域的边坡监测干涉雷达。该设备的最大监测范围为 4500 米，故可部署在安全可达的地点，而无需将人员和设备露在危险区域。IDS GeoRadar 公司还在推广其 HYDRA-U 地下遥感监测系统，旨在对即将发生的坍塌事故发出预警，以疏散处于危险中的人员和机械设备。此外，该公司还提供 HYDRA-G 系统，该系统旨在对建筑物、尾矿坝、巷(隧)道、采矿基础设施和路堑边坡的亚毫米级位移进行预警和实时测量。探地雷达已广泛应用于地下深部物体探测、公用设施制图、道路与铁路评估以及地质构造调查等领域。IDS GeoRadar 公司是__最大的探地雷达制造商之一，为各个行业提供了一系列探地雷达产品。南非 Reutech Mining 公司销售浅表层轮廓仪是一种可在扫描过程中即时反馈岩石结构的探地雷达，其轻巧并符合人体工学的设计专利，允许一名作业人员单手操作即可，就像使油漆辊刷墙一样。采集到的数据可通过无线网络实时传输和处理，有助于识别如爆破致裂等岩石结构，并且有助于识别存在落石危险的区域。加拿大泰克资源公司(Teck)在其位于美国阿拉斯加州的 Red Dog 锌矿业务中，通过将不同颜色、大小如垒球的传感球布置到爆破前的钻孔中进行爆破监测。在爆破之后，可使用手持扫描仪来识别球的移动位置，利用数据绘制爆破过程中矿体移动过程的三维图像。爆破监测系统由澳大利亚 Blast Movement Technologies 公司(BMT)提供。利用专门设计的 BMM Explorer 软件计算每个爆破运动监控器的三维运动矢量，更新矿体边界或挖掘高度，以及计算采收矿石的价值、稀释度和分选误差。据报道，爆破运动监测每年可为该公司节省 650 万加元。无人机矿业应用前景广泛随着科学技术的发展，无人机已成为包括矿业行业在内的许多行业中不可或缺的组成部分，而今后的应用将会更加广泛。该技术仍处于发展初期，潜力巨大，不仅可用于露天矿山，也可应用于地下矿井作业。目前，无人机主要用于区域勘探、地形测绘、堆场库存体积盘点、钻爆设计、设备和矿区(全)检查以及岩土工程监测和建模必和必拓(BHP)自 2014 年以来一直在使用无人机，并且一直在试验无人机搭载军用级摄像机，以获得矿区的实时航拍影像和三维地图，在其位于澳大利亚昆士兰州的一些煤矿中，无人机用于爆破前的现场清理以及爆破后的烟雾追踪。必和必拓还使用无人机监视矿区交通、道路状况和潜在风险以改善道路安全。维护团队在其位于南澳大利亚州的 Olympic Dam 矿中，使用无人机来帮助检查塔吊、高塔和高层建筑的屋顶，以避免人员高处作业。该公司目前正在测试专门改装的无人机来进行矿产资源调查。据报道，巴里克黄金集团(Barrick Gold)自 2012 年以来一直在其数个矿区使用无人机，从体积测量到环境管理再到施工监测等无所不包。哈萨克斯坦金属集团(KAZ Minerals)的测员在其国内的矿区中使用了 Q-200Surveyor Pro 固定翼无人机、大疆 Phantom4 无人机，以及俄罗斯制造的 Geoscan 无人机。这些无人机极大提高了大地测量工作的效率、工作的准确性，以及矿区开发的效率。无人机在矿产资源勘查中的__阶段应用是测绘，然后可以使用无人机获取地球物理数据。加拿大先锋航空测量公司(Pioneer Aerial Surveys)提供了一种支持无人机的航磁传感器系统，加拿大 MWH 地质调查公司(MWH Geo-Surveys)通过其无人机航磁系统可提供高分辨率数据。GEMSystems 公司是该领域的另一家竞争者，其 GEM DRonEmag 产品是专为无人机地磁测量而开发的量子磁力仪。芬兰 Radai 公司同样提供包括磁法勘查在内的无人机地球物理勘查和遥感勘查服务。

高光谱传感器已成为遥感领域广泛应用的关键工具，现已广泛用于地质与矿产资源填图和勘探中。在过去的几年里，已开发出用于无人机的轻型高光谱成像(HSI)传感器。另一项尚处于早期勘探开发阶段的技术是使用无人机通过随机采样或反向循环钻井从现场获取土壤样本。采矿作业越来越多地使用无人机执行定期的现场调查，以记录其整个作业过程。相比使用统方法需要数天时间，使用无人机仅需数小时即可完成。无人机可以采用摄影测量或激光雷达统采集数据，并且将这些数据导入企业的矿山规划软件中，从而生成随时间变化的可视化虚拟副本。矿业企业还能够依据这些数据来分析大量的土壤、植被、地表水文学和地下水信息，以用于监测和复垦在地下矿山中，由于无法获取 GPS 信号，地下无人机使用 SLAM(实时定位和地图创建)系统保障无人机的稳定飞行，开展地下矿山测绘和监测。一家矿业企业使用 Inkonova 公司开发的可手动操作的基于 SLAM 技术的无人机 TILT Ranger，对其位于马里的一座地下矿山进行了测绘。与此同时，澳大利亚 Emesent 公司也在其搭载了 Hovermap 技术的无人机上使用了基于 SLAM 技术的三维激光雷达地图，可以部署在具有危险性的无 GPS 的环境中采集三维数据和其他数据，而无需将人员送往有潜在风险的区域。该类无人机还可搭载 RGB 彩色热成像仪、气体传感器和辐射传感器等，以采集各种类型的有用数据，获取的数据可叠加在三维激光雷达数据上进行可视化分析。三维测量数据可用于调整和设计爆破后的采场形状，监控掘进开采进度，以及分析岩石结构来确定底面稳定性，也可以用于测绘地面矿区资产。利用无人机从露天矿山采集数据，可以非常精确地生成矿山正射影像、三维模型和高密度点云。从地质和岩土工程技术的角度来看，很可能从中提取出矿物学和岩性数据以及结构和地貌数据。这些数据可用于矿山规划、边坡监控、以及品位控制。目前，许多矿业企业正在通过定期使用无人机来准确地计算库存体积，以优化其库存管理如使用极高精度的地形测绘技术来生成高准确度的三维库存模型，该模型可用于估算库存体积。除了提高效率外，还可以避免人员进入潜在风险区域，从而提高安全性。