Ciekawe Tematyarchiwum Geodetywiadomościnewsletterkontaktreklama
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
blog

Wykorzystanie w górnictwie ręcznego skanera laserowego


Chmura w ruchu

Czy nowe rozwiązania pomiarowe znane z geodezji powierzchniowej dadzą się z powodzeniem zastosować w podziemnych wyrobiskach górniczych? Jastrzębska Spółka Węglowa udowodniła, że to możliwe.

Zarząd JSW postawił sobie za cel unowocześnienie procesów zarządzania oraz projektowania w swoich kopalniach węgla kamiennego. Z punktu widzenia geodezji kopalnia jest skomplikowaną wielopoziomową strukturą przestrzenną i zobrazowanie jej w tradycyjny sposób, w układzie 2D, to już standard niewystarczający. W rezultacie w spółce prowadzonych jest kilka projektów dotyczących modelowania złoża w trzech wymiarach oraz harmonogramowania produkcji. Nowoczesne techniki pomiarowe, których wynikiem pracy są chmury punktów, w sposób bardzo wierny i szczegółowy odzwierciedlają stan obiektów górniczych. Niewątpliwą zaletą skanowania jest również czas pozyskania danych, niewspółmiernie krótki w stosunku do tradycyjnych technik pomiarowych. Z kolei projektowanie na podstawie chmury punktów o odpowiedniej dokładności powoduje, że w trakcie prac realizacyjnych gotowe elementy dokładnie pasują do przestrzeni, w której mają zostać instalowane, i wykonawcy nie mają z tego tytułu przykrych niespodzianek.

– Prowadzony przez JSW proces cyfryzacji i informatyzacji ciągu produkcyjnego jest zapisany w naszej strategii rozwoju do 2030 roku. Wiąże się on wprost z doposażeniem działów mierniczo-geologicznych w nowy sprzęt. Musimy pamiętać, że w warunkach kopalni i zarządzania procesem wydobycia przygotowanie produkcji ma kluczowe znaczenie dla jej racjonalnoś­ci i trafnoś­ci. Oznacza to konieczność gromadzenia niezbędnych informacji o charakterze wybieranego złoża, a zwłaszcza o czynnikach ograniczających prowadzenie eksploatacji – mówi Artur Dyczko, zastępca prezesa zarządu JSW ds. strategii i rozwoju.

Realizowane przez JSW przedsięwzięcia z zakresu modelowania 3D wymagają ogromnego zaangażowania kopalnianych działów mierniczo-geologicznych i – co oczywiste – zakupu nowoczesnego sprzętu. Pierwszym etapem wdrożenia skanerów w kopalniach JSW było przeprowadzenie pomiarów testowych z zastosowaniem różnego typu urządzeń – analizie poddano skanery marek GeoSLAM, Trimble, Leica, Faro i Topcon. Bardzo pomocni okazali się przy tym pracownicy Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Ich wsparcie merytoryczne pozwoliło na szybkie podjęcie decyzji o zakupie dwóch skanerów ręcznych Zeb-Revo RT firmy GeoSLAM, które obecnie sprawdzane są w kopalniach Pniówek i Knurów-Szczygłowice.

Wynik pomiaru podszybia przez skaner ręczny Zeb-Revo RT

Wynik pomiaru podszybia przez skaner ręczny Zeb-Revo RT

Dlaczego wybór padł na skaner ręczny? Wynika to ze specyfiki górnictwa na Górnym Śląsku, a szczególnie w zakładach JSW SA, gdzie wyrobiska prowadzone są na znacznych głębokościach, a gabaryty i zagrożenia naturalne ograniczają wykorzystanie skanerów stacjonarnych.

Zeb-Revo RT to niewielkie, mobilne urządzenie (całkowita waga nie przekracza 1 kg) pozwalające na wykonanie skanu w ruchu. Działanie instrumentu bazuje na algorytmie SLAM (Simultaneous Localisation And Mapping). Umożliwia on budowę modelu 3D otoczenia z jednoczesnym określeniem względem niego położenia skanera, i to bez odbiornika GPS. Zastosowanie tego algorytmu w tak małych instrumentach stanowi przełom w technologiach pomiarowych.

Skaner Zeb-Revo RT współpracuje z tabletem, który na bieżąco pozwala obserwować postęp skanowania. Pomiar odbywa się z szybkością 43 200 pkt/s, pole widzenia urządzenia to 360°. Jego zasięg w zamkniętych pomieszczeniach wynosi 30 m, a w otwartych – 15-?20 m. Skan wyrobiska korytarzowego o długoś­ci 70-100 metrów trwa około 10 minut.

Wykorzystanie skanera ręcznego do pomiarów na przodku

Wykorzystanie skanera ręcznego do pomiarów na przodku

Oprogramowanie dołączone do pakietu pozwala na wykonanie rejestracji pozyskanej chmury punktów z deklarowaną przez producenta dokładnością od 3 do 30 cm (w pomiarach wykonywanych przez JSW błąd na ogół nie przekracza 2-5 cm). Nie jest to zbyt wysoka dokładność, ale biorąc pod uwagę tempo pozys­kiwania danych oraz ich ilość, a także trudne warunki panujące w podziemnym wyrobisku, skaner ten okazuje się doskonałym narzędziem do inwentaryzacji infrastruktury górniczej. W znaczący sposób usprawnił i przyspieszył w JSW sporządzanie dokumentacji mierniczo-geologicznej. Instrument jest z powodzeniem wykorzys­tywany w miejscach z ograniczonym dostępem np. w opadach skał stropowych (opad stropu to oberwanie się niezabezpieczonej górnej części wyrobiska górniczego, zazwyczaj ściany, spowodowany niepełnym wybraniem węgla i jego odspojeniem się od skał nadległych) lub zupełnie niedostępnych (np. w przestrzeni zawałowej). Przyczynia się tym samym do poprawy bezpieczeństwa pracy mierniczych górniczych w zakładach JSW.

Przy użyciu Zeb-Revo RT liczne pomiary przeprowadzono w KWK Pniówek. Mają one na celu usprawnienie techniki skanowania, ustalenie standardów pomiarowych, określenie przydatności instrumentu oraz przygotowanie się do wdrożenia tej technologii w pozostałych kopalniach spółki. Ponadto mierniczy górniczy zapoznają się z techniką opracowania skanów, jej ograniczeniami oraz zarządzaniem dużymi zbiorami danych.

Dotychczasowe doświadczenia KWK Pniówek pozwoliły wykazać przydatność skanera np. przy:

  • inwentaryzacji ruchomych składów materiałów wybuchowych na poziomach 830 i 1000 – dane wykorzystano do zaprojektowania zabudowy wyposażenia składu;
  • skanowaniu przestrzeni załadunkowej podszybia na poziomie 830 od strony północnej i południowej – chmura punktów została przekazana w celu doboru optymalnych urządzeń załadowczo-rozładowczych;
  • bieżącym skanowaniu w polach eksploatacyjnych dla określenia zakresu, wysokości i objętości powstałych opadów skał stropowych;
  • skanowaniu wyrobisk korytarzowych dla określenia ich gabarytów (szerokości i wysokości).

Oprócz tak szerokiego zastosowania pod ziemią skaner jest wykorzystywany również w pracach na powierzchni, np. przy pomiarze objętości mas skalnych, głównie pryzm o nieregularnych kształtach (hałd węgla i urobku), oraz w różnego rodzaju inwentaryzacjach.

Wynik pomiaru podszybia przez skaner ręczny Zeb-Revo RT

Wynik pomiaru podszybia przez skaner ręczny Zeb-Revo RT

Kolejnym etapem wdrożenia pomiarów 3D w kopalniach należących do JSW będzie zakup skanerów stacjonarnych. Testy przeprowadzone za pomocą Zeb-Revo RT dowiodły, że zastosowana technologia stanowi przyszłość przemysłu górniczego w Polsce, którego Jastrzębska Spółka Węglowa chce być liderem. Jednocześ­nie zwróciły uwagę na konieczność realizacji pomiarów z większą precyzją, nawet milimetrową. Jest ona wymagana chociażby przy niektórych pomiarach w szybach oraz w maszynach wyciągowych szybów górniczych, szczególnie w związku z wdrażaną w kopalniach JSW nowoczesną i bezpieczną tzw. obudową kotwową.

Z uwagi na skalę wyzwań geodeci z Jastrzębskiej Spółki Węglowej nawiązali współpracę z KGHM Polska Miedź, gdzie technika skanowania laserowego jest z powodzeniem stosowana już od kilku lat. Niedawna wizyta w Zakładach Górniczych Lubin pozwoliła na wymianę doświadczeń oraz zapoznanie się z wyzwaniami, które jeszcze czekają JSW.

Na tym etapie jest już dla nas pewne, że posiadanie dokładnej dokumentacji 3D to dziś w górnictwie konieczność. Przy tak dużej koncentracji robót górniczych, przygotowawczych oraz eksploatacyjnych nie ma ucieczki przed zastosowaniem nowych rozwiązań i przyrządów pomiarowych, które będą zapewniały wysoką dokładność w stosunkowo krótkim czasie, nie powodując jednocześ­nie przerw w pracy zakładu.

Zenon Fojcik, Michał Ziebura
KWK Pniówek

Artykuł pochodzi z bezpłatnego niezbędnika GEODETY „SKANOWANIE LASEROWE 2018


Polska aplikacja zwycięża w konkursie Hexagonu
czy wiesz, że...
© 2023 - 2024 Geo-System Sp. z o.o.

O nas

Geoforum.pl jest portalem internetowym i obszernym kompendium wiedzy na tematy związane z geodezją, kartografią, katastrem, GIS-em, fotogrametrią i teledetekcją, nawigacją satelitarną itp.

Historia

Portal Geoforum.pl został uruchomiony przez redakcję miesięcznika GEODETA w 2005 r. i był prowadzony do 2023 r. przez Geodeta Sp. z o.o.
Od 2 maja 2023 roku serwis prowadzony jest przez Geo-System Sp. z o.o.

Reklama

Zapraszamy do kontaktu na adres
redakcji:

Kontakt

Redaktor prowadzący:
Damian Czekaj
Sekretarz redakcji:
Oliwia Horbaczewska
prześlij newsa

facebook twitter linkedIn Instagram RSS