Digitale Zwillinge und 3D-Bestand im Bergbau

Ein Bergwerk hat ein Planungsmodell und einen Vermessungsnachweis, und keines von beiden ist das Bergwerk. Die Planung ist, was vorgesehen war; die Vermessung ist ein Drahtmodell der Punkte, die jemand gemessen hat. Das Bergwerk selbst — die Strecke, wie sie tatsächlich aufgefahren wurde, die Abbaukammer, wie sie tatsächlich hereingebrochen ist, die Anlage, wie sie tatsächlich umgebaut wurde — existiert nirgends außer unter Tage.

Ein aus Scans aufgebauter digitaler Zwilling ist das Bergwerk, wie es ist: jeder Grubenraum als gemessene Oberfläche, bei jedem Scan aktualisiert, im Grubennetz, im Planungspaket — für Terminplanung, Bewetterung, Gebirgskontrolle, Grubenwehr und den Nachweis, der den Betrieb überdauert.

Mit einem Bergbau-Experten sprechen Zum Arbeitsablauf

Artec Twins zeigt eine erfasste Untertagestrecke als dichte farbige Punktwolke

Kurz gesagt

Was ist ein digitaler Zwilling eines Bergwerks, und wie entsteht er?

Ein gemessenes Modell des Bergwerks, wie es ist — jeder Grubenraum wie gescannt bei ±10 mm oder besser — im Grubennetz registriert, mit jeder Vermessung aktualisiert, in den Plan exportiert.

Das Bergwerk wie abgebautGemessene Oberflächen, keine Planungskörper oder Vermessungs-Drahtmodelle.
Bei jeder Vermessung aktualisiertJede Streckenaufnahme und jeder Kammerscan fließt ins Modell, sobald er entsteht.
Ein BezugssystemUnter und über Tage, Anlage und Tagebau, gemeinsam im Grubennetz.
Wo der Plan liegtLAS, LAZ und E57 nach Vulcan, Deswik, Surpac oder Leapfrog, und Polygonnetze ins CAD.

Warum das Grubenmodell nicht das Bergwerk ist

Die Modelle, mit denen ein Bergwerk arbeitet, sind Näherungen aus entgegengesetzten Richtungen. Das Planungsmodell ist, was die Planer beabsichtigt haben: Strecken auf ihrem Sollprofil, Abbaukammern als geplante Körper, Sohlen mit Kante und Fuß nach Planung. Der Vermessungsnachweis ist, was der Vermesser messen konnte: Lagen der Ortsbrust, ein paar Profilmessungen, eine von einem Ausleger geschätzte Abbaukammer. Dazwischen liegt das Bergwerk, wie es wirklich ist, und jedes Team — Planung, Bewetterung, Geotechnik, Grubenwehr — arbeitet mit der einen oder der anderen Näherung, weil das Wirkliche nie als Ganzes erfasst wurde.

Die Lücken haben Kosten, die anderswo auftauchen. Ein Wettermodell, das auf Sollprofilen aufbaut, sagt Wetterströme voraus, die das Bergwerk nicht hat. Ein Rettungsplan, der auf einem Drahtmodell gezeichnet ist, weiß nicht, dass die Rettungskammer verlegt wurde. Ein Pfeiler wird gegen eine Abbaukammer bemessen, die weiter hereingebrochen ist als geplant. Ein Anlagenumbau wird gegen eine Zeichnung aus der Inbetriebnahme entworfen. Jedes ist eine Entscheidung gegen ein Modell, das nie das Bergwerk war.

Scanning erfasst das Bergwerk selbst. Artec Jet nimmt jede Strecke beim Abgehen und jede Abbaukammer von ihrem Zugang aus bei ±10 mm auf; Artec Ray II erfasst Grubenwände, Anlagen und Bauwerke bei 1,9 mm bei 10 m vom Stativ; Artec Leo ergänzt Bauteildetails bei 0,1 mm. Artec Twins registriert all das im Grubennetz zu einem aktuellen Modell — dem digitalen Zwilling — das mit jeder Vermessung wächst, jede Epoche mit der letzten bei ±5 mm vergleicht und als LAS, LAZ oder E57 nach Vulcan, Deswik, Surpac oder Leapfrog exportiert. Planung und Vermessungsnachweis bleiben; der Zwilling ist das dritte Modell, das, das das Bergwerk ist.

Von Vermessungen zum lebenden Modell

Der Zwilling ist kein Projekt; er ist das, wozu sich die Routine-Vermessungen ansammeln.

1. Scannen als Teil der RoutineStrecken im Durchgang, Abbaukammern von der Abzugsstelle, Grubenwände vom Stativ, Anlage im Stillstand — die Vermessungen, die ohnehin gemacht werden.
2. Im Grubennetz registrierenTwins bindet jede Erfassung an Festpunkte und GNSS an, unter und über Tage in einem Koordinatensystem.
3. In den Zwilling einfügenJede neue Erfassung ersetzt die ältere Oberfläche, wo sie überlappt; das Modell ist überall immer die letzte Vermessung.
4. Epochen vergleichenDie vorherige Oberfläche bleibt erhalten, sodass Änderung — Konvergenz, Verschleiß, Hangbewegung — ein Vergleich bei ±5 mm ist.
5. Jedes Team bedienenLAS, LAZ, E57 und Polygonnetze in die Pakete für Planung, Bewetterung, Geotechnik, Grubenwehr und Engineering.

Welcher Scanner für diese Arbeit

Ein Zwilling eines ganzen Bergwerks braucht Abdeckung, Vermessungsgüte und Detail; drei Scanner speisen ein Modell.

Artec Jet

Am besten für: Grubenräume unter Tage und Flächen über Tage — die Abdeckung des Zwillings
Typ: Multimodales SLAM-LiDAR
Genauigkeit, bis zu: ±10 mm unter Tage, ±15 mm allgemein
Änderungserkennung: ±5 mm
Reichweite: 0,5–300 m
Positionsdrift: ±0,03 %
Einsatzarten: Handgeführt, Rucksack, Stange, Drohne, Fahrzeug, Käfig, Roboter

Jet erfasst Strecken im Gehtempo, Abbaukammern von der Drohne und Tagebaue und Straßen vom Fahrzeug, alles bei ±10–15 mm und ohne GPS für die Positionierung. Sechzehn Stunden interne Aufzeichnung und 1,57 kg machen ihn zum Scanner, der überall ist, wo das Bergwerk ist — genau das braucht ein Zwilling.

Artec Ray II

Am besten für: Grubenwände, Anlagen, Bauwerke und Halden in Vermessungsgüte
Typ: Stationärer Langstrecken-Laser, auf Stativ montiert
Genauigkeit, bis zu: 1,9 mm bei 10 m, 2,9 mm bei 20 m, 5,3 mm bei 40 m
Entfernungsrauschen: 0,4 mm bei 10 m
Reichweite: 0,5–130 m
Scandauer: 1 min 42 s bei 3 mm, 10 m, ohne Textur
Sichtfeld: 360° × 300°

Ray II erfasst die Oberflächen, deren Zahlen abgenommen oder abgerechnet werden, bei 1,9 mm bei 10 m vom Stativ, bis 130 m. Im Zwilling sind das die Referenzflächen, auf die der Rest registriert wird.

Artec Leo

Am besten für: Bauteile in der Anlage und an Maschinen bei 0,1 mm
Typ: Kabelloses handgeführtes Streifenlicht, All-in-One
3D-Punktgenauigkeit, bis zu: 0,1 mm
3D-Auflösung, bis zu: 0,2 mm
Arbeitsabstand: 0,35–1,2 m
Erfassungsgeschwindigkeit: Bis zu 35.000.000 Punkte/s im HD-Modus
Integriert: 5,5″ Touchscreen, Verarbeitung und 512 GB — kein Laptop

Leo ergänzt die Detailebene — Panzerungen, Mäntel, Montagepunkte — bei 0,1 mm, handgeführt und kabellos. In den Anlagen-Bestand registriert, macht er den Zwilling auch für Instandhaltungs- und Engineering-Teams nützlich, nicht nur für die Vermessung.

Sehen Sie eine Sohle, ihre Abbaukammern und die Anlage darüber in einem aktuellen Modell im Grubennetz, geöffnet in Ihrem Planungspaket — buchen Sie eine Demo für Ihren Leiter Technische Dienste.

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Fragen, die Leiter Technischer Dienste stellen

Worin unterscheidet sich das von unserem Planungsmodell?

Das Planungsmodell enthält Planungskörper und Vermessungs-Drahtmodelle; der Zwilling enthält gemessene Oberflächen des Bergwerks, wie es ist. Der Zwilling wird ins Planungspaket exportiert, sodass beide in derselben Software liegen — das eine ist, was beabsichtigt war, das andere, was existiert.

Wie aktuell ist der Zwilling?

So aktuell wie die letzte Vermessung jedes Bereichs. Weil Strecken im Durchgang und Abbaukammern von der Abzugsstelle aus aufgenommen werden, sind aktive Bereiche Tage alt; inaktive Bereiche behalten ihre letzte Erfassung, bis sie wieder besucht werden.

Welche Teams nutzen es?

Planung und Terminierung für Fortschritt und Abstimmung, Bewetterung für tatsächliche Wetterweg-Querschnitte, Geotechnik für Konvergenz und Hangänderung, Grubenwehr für die aktuelle Geometrie von Rettungskammern und Fluchtwegen, Engineering für Anlagen-Bestand. Jedes liest dasselbe Modell in seinem eigenen Paket.

Welche Formate und Software?

Artec Twins exportiert LAS-, LAZ- und E57-Punktwolken und Standard-Polygonnetze. Maptek Vulcan, Deswik, Micromine, GEOVIA Surpac und Leapfrog lesen sie direkt; Artec Studio exportiert Polygonnetze für CAD auf der Anlagenseite.

Erzählen Sie uns von den Modellen, mit denen Ihr Bergwerk arbeitet

Beschreiben Sie den Betrieb, das Planungspaket und welche Teams heute mit welchem Modell arbeiten. Ein Bergbau-Spezialist meldet sich mit einer Einschätzung, wie ein Zwilling aus Ihren Routinevermessungen entstünde und was jedes Team davon hätte.