Konvergenz-Überwachung und Änderungs-Erkennung im Bergwerk

Konvergenz wurde an Punkten überwacht: Messband-Extensometer zwischen Bolzen, Prismen, die ein Tachymeter abliest, Instrumente dort, wo jemand Bewegung für wahrscheinlich hielt. Für alles zwischen den Punkten wird gleiches Verhalten angenommen, und der Bruch, der zählt, liegt meist dort, wo niemand ein Instrument gesetzt hat.

Zwei Scans desselben Grubenraums, überlagert, zeigen Bewegung über die gesamte Oberfläche bei ±5 mm — Firste, Stöße, Pfeiler — als eingefärbte Differenz, einschließlich der Stellen, an die niemand beim Instrumentieren gedacht hat.

Mit einem Bergbau-Experten sprechen Zum Arbeitsablauf

Artec Twins zeigt eine erfasste Untertagestrecke als dichte farbige Punktwolke

Kurz gesagt

Kann 3D-Scanning die Konvergenz in einem Bergwerk überwachen?

Ja — zwei SLAM-LiDAR-Scans desselben Grubenraums, bei ±5 mm überlagert, zeigen Bewegung über die gesamte Oberfläche, nicht nur an Prismen, wo immer sie auftritt.

±5 mm Änderungs-ErkennungZwei Epochen überlagert, die Differenz nach Abstand eingefärbt.
Die ganze OberflächeFirste, Stöße, Sohle und Pfeiler — keine Lücke zwischen Instrumenten.
In Minuten wiederholbarEin überwachter Abschnitt, im Gehtempo neu gescannt, so oft es der Plan verlangt.
Niemand unter der FirsteDer Messwert kommt aus dem Scan, nicht von einem Bolzen in der Firste.

Warum Punktmessungen übersehen, wonach sie suchen

Konvergenz-Instrumentierung ist eine Wette darauf, wo sich das Gebirge bewegen wird. Bolzen, Prismen und Extensometer werden dort installiert, wo der Geotechniker Konvergenz erwartet — eine Pfeilerkante, ein breites Streckenkreuz, ein Streckenabschnitt in schlechtem Gebirge — und nach Zeitplan abgelesen. Die Ablesungen sind genau und die Wette geht meist auf, aber eine Strecke hat Hunderte Quadratmeter Oberfläche und die Instrumente decken ein paar Punkte davon ab. Bewegung zwischen den Punkten oder in einem Abschnitt, den niemand markiert hat, wird gar nicht gemessen.

Auch das Ablesen der Instrumente ist Gefährdung. Messband-Extensometer werden an den Bolzen abgelesen, Prismen müssen in der Firste installiert werden, und die Abschnitte, die am dringendsten überwacht werden müssen, sind die, unter deren Firste man am ungernsten steht. Der Zeitplan ist ein Kompromiss zwischen dem, wie oft die Daten gewünscht sind, und dem, wie oft jemand geschickt werden kann, sie zu holen.

Ein Scan überwacht die Oberfläche statt Punkte darauf. Artec Jet erfasst den Grubenraum im Gehtempo, bei ±10 mm und ohne Aufstellung; ein zweiter Scan Wochen später wird in Artec Twins über den ersten gelegt, und die Differenz wird bei ±5 mm als eingefärbte Oberfläche gezeigt. Konvergenz in der Firste, Bewegung an einem Pfeilerstoß, Sohlenhebung — wo immer sie ist, sie steckt in der Differenz, mit einem Betrag, und die Ablesung erfolgte von der Strecke aus statt unter der Firste.

Von der Nullmessung zur Änderungskarte

Der erste Scan ist die Nullmessung; jeder spätere wird damit verglichen.

1. NullmessungJet erfasst den überwachten Abschnitt bei ±10 mm, an Festpunkte angebunden, als Teil der normalen Aufnahme.
2. Den Rahmen festlegenDie Erfassung wird auf stabile Festpunkte außerhalb des bewegten Gebirges registriert, damit spätere Scans gegen eine feste Referenz verglichen werden.
3. Planmäßig neu scannenDerselbe Abschnitt erneut abgegangen — wöchentlich, monatlich, nach einem seismischen Ereignis — in Minuten.
4. ÜberlagernTwins vergleicht die Epochen und färbt die Differenz nach Abstand bei ±5 mm über die gesamte Oberfläche ein.
5. BerichtÄnderungsflächen, Schnitte und Beträge ins Geotechnikpaket; Prismen bleiben dort, wo eine Punkt-Zeitreihe gewünscht ist.

Welcher Scanner für diese Arbeit

Konvergenz ist eine Wiederholungsvermessung einer ganzen Oberfläche, und das ist die Aufgabe des SLAM-Scanners; wo ein einzelner Punkt Millimetergenauigkeit braucht, ergänzt sie der Langstrecken-Scanner.

Artec Jet

Am besten für: Der überwachte Grubenraum, im Gehtempo neu gescannt und bei ±5 mm verglichen
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

Die ±5 mm Änderungs-Erkennung des Jet ist der Wert, auf dem diese Aufgabe läuft. Weil er im Gehtempo ohne Aufstellung vermisst, kann der überwachte Abschnitt so oft neu gescannt werden, wie der geotechnische Plan es will, und sein Sichtfeld von 360° × 290° bedeutet, dass Firste, beide Stöße und die Sohle zusammen verglichen werden. Sechzehn Stunden interne Erfassung decken einen vollen Überwachungsdurchgang ab.

Artec Ray II

Am besten für: Ein kritischer Pfeiler oder Streckenkreuz, wo 1,9 mm bei 10 m gefragt sind
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°

Wo ein einzelnes Bauwerk Vermessungsgenauigkeit rechtfertigt — ein Firstpfeiler, ein Hauptkreuz, ein Abschnitt in Reparatur — erfasst Ray II auf dem Stativ ihn mit 1,9 mm bei 10 m und 0,4 mm Entfernungsrauschen, sodass kleinere Bewegungen als Signal lesbar sind. Er registriert sich in das Jet-Modell und wird in jeder Epoche von derselben Position wiederholt.

Sehen Sie zwei überlagerte Scans einer Strecke, mit der Konvergenz in der Firste bei ±5 mm eingefärbt, wo kein Prisma installiert war — buchen Sie eine Demo für Ihr Geotechnik-Team.

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Fragen, die Geotechniker stellen

Wie verhalten sich ±5 mm zu unseren Extensometern?

Ein Extensometer ist an seinem Bolzen genauer; der Scan liegt überall bei ±5 mm. Beide ergänzen sich: Prismen und Bolzen liefern eine Zeitreihe an gewählten Punkten, der Scan zeigt, wo über die Oberfläche hinweg Bewegung stattfindet, auch dort, wo kein Instrument gesetzt wurde.

Woher weiß man, dass sich nicht der Scanner selbst bewegt hat?

Jeder Scan wird auf Festpunkte außerhalb des bewegten Gebirges registriert, sodass beide Epochen einen festen Rahmen teilen. Die Differenz zwischen ihnen ist Gebirgsbewegung, nicht Scannerposition.

Wie oft können wir neu scannen?

So oft, wie jemand den Abschnitt abgehen kann. Eine überwachte Strecke wird in Minuten ohne Aufstellung neu gescannt, sodass wöchentliche Durchgänge oder ein Scan nach einem seismischen Ereignis praktikabel sind statt eine Sonderaktion.

Ersetzt es unsere Messinstrumente?

Es schließt die Lücken zwischen ihnen. Instrumente bleiben dort, wo eine kontinuierliche oder hochgenaue Zeitreihe gebraucht wird; der Scan deckt alles andere ab und zeigt Ihnen, wo das nächste Instrument hingehört.

Sagen Sie uns, welches Gebirge Sie beobachten

Beschreiben Sie die überwachten Grubenräume, die installierten Instrumente und was der geotechnische Plan sehen muss. Ein Bergbau-Experte meldet sich mit dem Ablauf eines Scandurchgangs und dem, was die Änderungskarten ergänzen würden.