إن مراقبة إزاحة الصخور وحركتها في التعدين تحت الأرض أمر بالغ الأهمية للسلامة والكفاءة التشغيلية. غالبًا ما تفتقر الأساليب التقليدية إلى التغطية الشاملة والدقة. قدمت Emesent حلاً متقدمًا باستخدام أنظمة SLAM LiDAR و SLAM لتعزيز مراقبة التقارب في المناجم تحت الأرض.

يشرح الدكتور Farid Kendoul المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة Emesent كيف قام فريق Emesent بتطبيق هذه التقنية لتحسين دقة البيانات وتبسيط عملية المراقبة، مما يوفر نهجًا أكثر فعالية لتحديد المشكلات المحتملة وإدارتها.

بقلم الدكتور Farid Kendoul

حل جديد للتحديات الشائعة تحت الأرض

يطرح التعدين تحت الأرض تحديات فريدة من نوعها، لا سيما في مراقبة إزاحة الصخور وحركتها، مما قد يؤدي إلى عواقب وخيمة مثل الإصابات والتأخيرات المكلفة في الإنتاج، خاصة مع تعمق المناجم.

تتمتع الطرق التقليدية مثل رسم خرائط الأضرار ومقاييس التمدد والمحطات الكلية بمزايا ولكنها غالبًا ما تكون قاصرة من حيث التغطية والدقة والتردد. توفر تقنية رسم الخرائط3D بتقنية LiDAR بديلاً متفوقاً لرصد التقارب، حيث توفر تغطية ورؤى ثرية لحركة الصخور والتشوه في الأنفاق تحت الأرض. ومع ذلك، من أجل المراقبة الفعالة، يجب محاذاة عمليتي المسح (المرجعي والجديد) بدقة لاكتشاف الحركات والتغيرات الصغيرة (على سبيل المثال، حركة أو تغير بمقدار 20 مم). يمكن أن يؤدي عدم المحاذاة أو أخطاء المسح إلى تفسيرات غير صحيحة للتشوه أو التقارب.

في الوقت الحالي، تُستخدم طريقتان رئيسيتان للمسح الضوئي باستخدام LiDAR لرصد التقارب تحت الأرض:

1. ماسحات LiDAR الأرضية (TLS)

توفر أنظمة TLS بيانات 3D عالية الدقة. وعند دمجها مع نقاط التحكم الأرضية، يمكنها بناء نموذج 3D دقيق لمناطق كبيرة. ومع ذلك، فإن عملية جمع البيانات يدوياً تستغرق وقتاً طويلاً، وغالباً ما تستغرق أياماً لتغطية كيلومترات من الأنفاق وإعداد البيانات، مما يحد من استخدامها في المناطق الصغيرة الحرجة.

2. ماسحات ضوئية متنقلة SLAM

تلتقط هذه الماسحات الضوئية مساحات كبيرة تحت الأرض بكفاءة خلال ساعات. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي أنظمة SLAM إلى عدم الدقة (الانجراف) في الخريطة 3D . وتعالج بعض المناجم هذا الأمر من خلال مسح مناطق صغيرة أو تقطيع عمليات المسح الكبيرة إلى أقسام أصغر واستخدام برامج طرف ثالث وخطوات يدوية للمحاذاة الصارمة، وهو أمر يستغرق وقتاً طويلاً ويحد من انتشاره على نطاق واسع.

وتعتمد كلتا الطريقتين على "التحويل الجامد" لمحاذاة المسح المرجعي والجديد. تتضمن هذه العملية تحريك المسح الجديد وتدويره ليتناسب مع المسح المرجعي باستخدام طرق مثل ICP (أقرب نقطة تكرارية). في المحاذاة الجامدة، يظل كل من المسح المرجعي والجديد دون تغيير، مع تعديل موقعهما واتجاههما (التحويل) فقط. وعلى الرغم من أن هذا النهج يعمل بشكل جيد في الظروف المثالية حيث تكون عمليات المسح دقيقة للغاية وتكون الاختلافات الوحيدة هي التغيرات البيئية، إلا أنه غير مناسب للبيئات واسعة النطاق مثل كيلومترات الأنفاق. في مثل هذه الحالات، يؤدي عدم الدقة المتأصلة والانحرافات المحتملة في عمليات المسح إلى حدوث محاذاة خاطئة، مما يؤدي إلى أخطاء في اكتشاف التشوهات الحقيقية والتقارب.

واجه فريق Emesent التحدي المتمثل في تطوير نظام جديد لرصد التقارب يجمع بين مزايا الأنظمةSLAM LiDAR SLAM دون القيود المذكورة سابقاً. ويستفيد نهجهم المبتكر من نظام LiDAR و SLAM لإجراء مسح فعال لمساحة كبيرة، مع تعزيزه بخوارزميات جديدة لمحاذاة عمليات المسح الواسعة تلقائيًا وتقديم نتائج دقيقة.

تكمن في قلب نظام مراقبة التقارب من Emesentتقنية SLAM المتقدمة، والتي تسمح بمحاذاة غير جامدة (مرنة أو مرنة) لعمليات المسح الكبيرة التي قد يكون لها انحراف مع الحفاظ على الدقة المحلية للتقارب واكتشاف التغيير.

نهج أكثر فعالية في مراقبة التقارب

يجمع حل الكشف عن التغيير ومراقبة التقارب من Emesentبين تقنية SLAM المتنقلة سريعة الالتقاط والمتنقلة مع سير عمل معالجة أسرع وأسهل وأكثر قابلية للتكرار. وهذا يمكّن مشغلي التعدين من مسح الحفريات على مساحة أكبر بشكل أكثر انتظامًا ومراقبة التغيير باستخدام بيانات دقيقة وكمية.

يجمع الحل بين منتجين رئيسيين من منتجات Emesent :

1. حمولة Hovermap تُنشر عبر مركبة أو حقيبة ظهر أو طائرة بدون طيار أو محمولة باليد لمسح أي منطقة تحت الأرض تقريباً بكفاءة أو حتى بشكل مستقل.

2. برنامج Aura لسطح المكتب لمعالجة البيانات الخام، والمحاذاة الذكية لعمليات المسح الضوئي، ومقارنة عمليات المسح الضوئي وحساب التغيير، وتصور النتائج والعديد من العمليات المفيدة الأخرى. معظم عمليات سير العمل هذه مؤتمتة وتتطلب الحد الأدنى من مدخلات المستخدم.

تقديم رؤى قابلة للتنفيذ من خلال الابتكار

يمثل نظام المراقبة المتقاربة من Emesentطفرة في مجال المراقبة الجيوتقنية، حيث يستفيد من القدرات المتقدمة لتقنية Wildcat SLAM للمحاذاة الذكية غير الجامدة (المرنة والمرنة) للمسح الضوئي. في هذا النهج المبتكر، يتم استخدام المسح الأول كمرجع ويبقى دون تغيير، بينما يخضع المسح الثاني لتعديلات مرنة للمحاذاة محلياً مع المسح المرجعي من خلال التحويل غير الجامد. وتعتمد هذه العملية على التحديد الدقيق للسمات 3D ومطابقتها في كلا المسحين، مما يؤدي إلى حساب الانحرافات والأخطاء بشكل فعال. تُعد هذه المحاذاة المحلية ضرورية للكشف الدقيق عن التغييرات ومراقبة التقارب في المناطق والأنفاق الواسعة التي يتم التقاطها بكفاءة بواسطة نظام رسم الخرائط المتنقل SLAM .

وتسمح هذه الطريقة بالمحاذاة الدقيقة لعمليات المسح الشاملة، مثل كيلومترات من الأنفاق تحت الأرض، مما يحقق مستوى عالٍ من الدقة مع الاستغناء عن الحاجة إلى عملية تجزئة البيانات المملة التي تُستخدم عادةً لضبط انجراف المسح. وبالتالي، فهي تمكّن من اكتشاف التشوهات والتغيرات التي تصل إلى 5 مم في مناطق محددة وحتى 15 مم في البيئات النموذجية تحت الأرض.

لإظهار فوائد محاذاة المسح الذكي هذه، انظر إلى المثال الموضح في الشكل 1 والشكل 2.

المسح 1، الموضح باللون الأزرق، هو المسح المرجعي. قبل التقاط المسح الضوئي 2، الموضح باللون الأخضر، شهد النفق تشوهًا صغيرًا مظللاً باللون الأحمر. أثناء التقاط المسح 2، حدث انحراف في نهاية المسح بسبب الأخطاء المتراكمة في نظام SLAM أو الأخطاء في الجمع بين عمليات المسح الثابتة وتحديد مرجعيتها الجغرافية.

في الشكل 1، تخفي المحاذاة الجامدة للمسح الضوئي 1 والمسح الضوئي 2 تشوه النفق الحقيقي، وبدلاً من ذلك تقدر التغير الظاهري بسبب انجراف المسح.

وعلى النقيض من ذلك، يوضح الشكل 2 أن التحويل الذكي غير الجامد يفسر الانجراف ويبرز بوضوح تشوه النفق الحقيقي باعتباره الفرق بين المسح 1 والمسح 2.

بينما تتعامل الخوارزمية بذكاء مع التشوهات المحلية، من المهم ملاحظة أنه إذا انزاح نفق بأكمله على مستوى العالم في المسح الثاني - وهو أمر نادر الحدوث - فإن المحاذاة الذكية ستفسر ذلك على أنه انجراف في بيانات مسح SLAM وتشويهها لتتماشى مع المسح المرجعي، وبالتالي لن تكتشف الانزياح العام.

من خلال الجمع بين هذه الخوارزمية المتطورة وسير العمل الآلي في Aura يوفر حل Emesentسير عمل مبسط وسهل الاستخدام يلغي الحاجة إلى تجزئة البيانات أو المحاذاة اليدوية. وهذا يجعله مثاليًا للمسح الطويل للارتفاعات والأنفاق وغيرها من المناطق الواسعة تحت الأرض. من خلال إزالة الاعتماد على برامج الطرف الثالث وتقليل مدخلات المستخدم، يوفر نظام Emesentسير عمل أسرع وأكثر كفاءة مع مخرجات قابلة للتكرار والقياس الكمي حول أماكن حدوث التغييرات أو التوسعات وسرعة هذه التغييرات عبر مناطق واسعة.

تمكين أفضل الممارسات في هذا المجال

لا يقتصر دور نظام المراقبة المتقاربة المبتكر من Emesentعلى تعزيز سلامة وإنتاجية عمليات التعدين تحت الأرض فحسب، بل يؤكد أيضًا على ريادة الشركة في مجال تكنولوجيا التعدين. ويمثل الجمع بين تقنية Wildcat SLAM وبرنامج Aura نهجًا تحويليًا للمراقبة الجيوتقنية، حيث يوفر دقة وكفاءة لا مثيل لها.

مع استمرار صناعة التعدين في التطور السريع، فإن التزام Emesentالمستمر بالابتكار سيساعد في دفع التحسينات في السلامة التشغيلية والإنتاجية.