fot: materiały XXIII SEP
Skaning laserowy to wojskowa technologia, która w ostatnich latach z wielkim sukcesem upowszechnia się przy pomiarach geoprzestrzennych kopalń
fot: materiały XXIII SEP
Pracują tysiąckrotnie szybciej od najsprawniejszego geodety i pozwalają tworzyć inteligentne cyfrowe modele podziemii. Technologicznym przebojem trzeciego dnia Szkoły Eksploatacji Podziemnej w Krakowie były urządzenia laserowe do skanowania wyrobisk górniczych, urządzeń i maszyn, których zastosowanie w trójwymiarowym odwzorowaniu wnętrza kopalń okazuje sie najnowszym trendem w geomatyce górniczej.
Jeżeli urządzenie techniczne błyskawicznie mierzy odleglość (z precyzją do milimetra na 80 m) i widzi nawet obiekty zasłonięte przed oczyma lub obiektywem, a w dodatku nocą "widzi" tak ostro jak w dzień, można sie łatwo domyślić, że wymyślono je dla potrzeb militarnych
- Skanery laserowe to rzeczywiście technologia wojskowa, którą po latach Norwedzy jako pierwsi zaczęli stosować cywilnie na morskich platformach wiertniczych - mówi Artur Krawczyk, adiunkt na Wydziale Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska krakowskiej AGH, który w środę wspólnie z prodziekanem Tomaszem Lipeckim prowadził najdłuższą, całodzienną sesję geomatyki podczas trzeciego dnia XXIII edycji Szkoły Eksploatacji Podziemnej w Krakowie.
Przy rozbudowie stalowych platform, tak jak w kopalniach, nie spawa się elementów, lecz skręca. Tymczasem platformy po latach niepostrzeżenie odkształcają się i najczęściej, gdy statkami dopływały tam części precyzyjnie wykonane na lądzie, nie można ich było przykręcić, bo nie pasowały do stojącej na morzu konstrukcji. Skandynawowie odkryli, że zamiast pływać tam i z powrotem nanosząc wieczne poprawki, bardziej opłaca się im wysłać na morze laserowy skaner, który dokładnie zwymiaruje fragmenty platformy.
- Okazywało się, że zmierzone laserem, pasowały jak ulał - mówi Krawczyk, tłumacząc, w jaki sposób zaczęła sie wielka kariera skanowania laserowego w przemyśle, budownictwie i architekturze.
Człowiek nie wygra za maszyną
Skanery mierzą dziś kopalnie w Australii i Ameryce, a w europejskim górnictwie urządzenia w iskrobezpiecznych obudowach produkują m.in. Niemcy. Podczas SEP w Krakowie pokazano m.in. jedno z trzech istniejących na świecie takich bezpiecznych urządzeń wykonanych specjalnie dla kopalń z zagrożeniami metanowymi.
- Gdy najpracowitszy mierniczy, którego wyślemy pod ziemię, aby zwymiarował wyrobisko, może zmierzyć ręcznie podczas dniówki np. 150 punktów pomiarowych, skaner w ciągu minuty rejestruje ich miliony. Tzw. chmurę punktów, która powstaje w cyfrowej pamięci urządzenia, trzeba potem umiejętnie zinterpretować przy pomocy specjalistycznych programów komputerowych, używając wielkiej mocy obliczeniowej - mówi Artur Krawczyk.
Od objętości zbiornika po zbieżność szyn
Na początku w kopalniach laserowych skanerów używano, aby dokładnie zmierzyć objętość zbiornków odstawczych na dole. Rozwiązywały jeden ze starych i znanych problemów górnictwa: ilość urobku w zbiorniku przy tradycyjnych pomiarach objętości zawsze była obarczona 10-15 proc. błędem, więc jedno opróżnienie zbiornika nie sprawiało jeszcze wielkich kłopotów, ale po kilku szychtach różnice w tonach wydobytego węgla robiły się całkiem pokaźne. Teraz skanery wymiarują całe chodniki oraz szyby wydobywcze. W tych ostatnich szybko i dokładnie potrafią sprawdzić, czy np. prowadnice, po których porusza się klatka windy, nie wykrzywiły się nadmiernie, czy nic podczas ruchu nie zawadzi o skrajnię oraz czy duże elementy obudów lub kombajnów, które górnicy transportują pod ziemię, zmieszczą się na zaplanowanej trasie i nie zaklinują się znienacka w jakimś wąskim gardle, bo w ociosie znienacka zabraknie centymetra luzu. Skanery potrafią precyzyjnie dokumentować nieregularną powierzchnię wyrobisk, rejestrują najdrobniejsze krzywizny i załomy.
Symulator pokaże wąskie gardła
Rezultat skaningu przechodzi oczekiwania najkapryśniejszych geodetów górniczych i projektantów maszyn. Cyfrowe wyniki pomiaru umożliwiają szybkie opracowanie przestrzennej, trójwymiarowej mapy-modelu, która odwzorowuje wyrobisko albo maszynę, jaka ma się w nim poruszać.
- Jedną z największych i przyszłościowych zalet skaningu jest moim zdaniem możliwość symulowania na takim cyfrowym modelu bardzo wielu wariantów przy projektowaniu kopalń i urządzeń - prognozuje naukowiec.
Urządzenia kosztują w tej chwili od 50 do 200 tys. euro. ale tanieją z każdym rokiem i stają się bardzo popularne. Górnicy pamiętają, że podobnie taniały technologie GPS, których koszt był przed laty horrendalny a dziś są już powszechnie dostępne.
Praktyczna wiązka w polskich kopalniach
O bieżących zastosowaniach laserów mówili podczas SEP specjaliści z kopalń KGHM Polkowice-Sieroszowice, Lubin i LW Bogdanka. Rozwój laserowych metod monitoringu w górnictwie przedstawili naukowcy z Laboratorium Techniki Laserowej Głównego Instytutu Górnictwa, posiadają oni specjalistyczną laserową platformę mierniczą. Przedstawiciele firm Bentley Systems i Maptek, specjalizujących się w oprogramowaniu dla potrzeb górnictwa, mówili m.in. o możliwościach integracji skanowania laserowego z analizami geologicznymi, geometrycznymi i planwaniem produkcji. O swoich doświadczeniach w laserowej inwentaryzacji opowiedzieli też przedstawiciele KW, gdzie laserów użyto do budowy przyszłej komory rozdzielni głównej 6 kV w kopalni Ziemowit.
Naukowcy z AGH, Politechniki Krakowskiej i Politechniki Świętokrzystkiej pokazali, jak w kopalni soli Wieliczka tworzono laserowo numeryczną mape przestrzenną. Wieczorne części sesji geomatycznej SEP poświęcono też m.in. specjalistycznym jezykom informatycznym do przetwarzania danych geologicznych (GML) oraz nowoczesnym technologiom geoprzestrzennym w zarządzaniu terenami górniczymi w KHW. O pomiarach deformacji terenu technikami GPS mówili specjaliści KW z kopalni Sośnica-Makoszowy. Natomiast techniki tzw. precyzyjnej niwelacji satelitarnej przybliżyli słuchaczom badacze z Centrum Badawczo-Rozwojowego Cuprum KGHM i Uniwersytetu Warmińskiego.
