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礦業:3項無人機測繪應用,打造緬甸智慧銅礦

全世界最大的礦業公司大多在使用Pix4D產品,Pix4D技術使礦業生產更流暢,效率更高,更安全。

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萬寶礦產有限公司萊比塘銅礦位于緬甸蒙育瓦地區,屬特大型斑巖銅礦,銅資源保有量558萬噸。2010年6月,在中國時任總理溫家寶和緬甸時任總理吳登盛見證下,萬寶礦產與緬方簽署了萊比塘銅礦開發協議,項目總投資10.9億美元,設計生產銅10萬噸/年。2016年3月,萊比塘銅礦建成投產,2018年實現達產,2019年實現超產。


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在萊比塘銅礦,無論是采礦場,還是堆浸場和廢石場,無人機的身影時常會出現。


張立川是萊比塘銅礦冶煉廠廠長助理,擔任無人機項目負責人。他告訴我們,礦區自從2018年末開始使用“無人機+Pix4D”模式,現已形成每日、每周、每月、每季度的巡檢制度。通過地圖、三維模型、原始影像等成果,工作人員可以隨時了解礦區整體情況,測量方量,并進行一系列生產分析。無人機測繪現已成為了萊比塘銅礦一個不可或缺的工具。


亞洲最大的濕法冶銅項目

萊比塘銅礦是采選冶一體化的銅礦,采取的是濕法煉銅工藝。從采礦場產出的礦石,會經歷生物堆浸 – 萃取 – 電積等工藝,最終形成>99.99%的純銅,達到倫敦金屬交易所A級銅品質。



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無人機測繪技術能夠很好地記錄礦區不斷變化的地表形態。生成的正射影像地圖和三維模型成果,能夠方便工作人員隨時回看查詢。


隨著采礦活動的進行,萊比塘銅礦的地表形態一直都在發生改變,采礦場越挖越深,堆浸場和廢礦場則越堆越高。各生產部門想要更好地掌握礦區變化情況,但谷歌地圖影像在時效性和精度上都不能滿足其需求。因此,每隔3個月,張立川指導的無人機小組都會使用無人機對礦區進行整體掃描,然后在Pix4D軟件中生產正射影像地圖和三維模型。

 

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△ 使用Pix4Dmapper生成的2019年第四季度礦區總圖


這些無人機測繪成果被用作礦區的總圖,工作人員可隨時回看和查詢。比如某人想要知道采礦場3年前是什么樣的,只需要把當時的地圖和模型從數據庫中調出即可。此外,這些地圖和模型都具有真實的地理坐標和尺寸,可用于興趣點的定位,以及距離、面積和體積的測量。


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△ Pix4DMapper生成的礦區3D模型截圖



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在傳統的收方中,測繪人員需爬到堆場頂部,這種方式費時費力,而且作業環境通常比較惡劣。使用無人機代替人,半天就能完成一個堆浸場的收方外業工作,且測量成果在辦公室就能獲得。


在萊比塘銅礦,采出的礦石首先會被運送到堆浸場,使用礦卡和布料機進行筑堆,之后再用溶液滴淋浸出。在完成一個單元堆的筑堆后,需要對其進行測繪收方以確定礦量。在傳統的收方方式中,測繪人員需要攀爬到堆浸場頂部,使用手持RTK進行測量。

 

“這是一個相當費時費力的過程。”張立川告訴我們:“首先,堆浸場經過日復一日的層層堆疊,目前高度已達30米,而且將越來越高;其次,礦區所在地區氣溫高,在礦堆上工作時的體感溫度,有時甚至超過了60攝氏度。最后,滴淋用浸出液對人體健康有一定影響。”


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堆浸場現場實況照片
 
在目前的收方工作中,無人機正在逐漸代替人工。張立川介紹說:“萊比塘銅礦現有2處共計4-5平方公里的堆浸場,我們會對其進行約30天一次的周期性掃描。經過前期反復摸索,我們確定了各種飛行參數,如飛行高度、重疊度等,找到了一個效率和效果的平衡點。現在每塊堆浸場約花費半天時間進行數據采集,1-2小時進行數據處理。”
 
在Pix4D軟件生成的三維模型中,工作人員可以直接進行方量的測量,這不僅大大提高了工作效率,也降低了安全風險。據悉,萊比塘銅礦現已建成北斗基站,后期還準備采購帶有RTK的無人機,以進一步提高測量精度。
 

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Pix4Dmapper生成的堆浸場三維模型,在模型上可以直接測量方量。
 

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在濕法煉銅中,浸出溶液滴淋的強度和均勻度是生產過程中的重要影響因素,無人機能夠從空中視角很好地監視這些因素,提供每日、每周所必需的生產分析。


堆浸場中的一個重要環節是浸出溶液的滴淋。浸出溶液通過16毫米直徑的管網滴淋到堆面上,與礦石發生作用生成銅離子。如果由于管網堵塞或脫開等因素,礦石無法接觸到足夠的溶液,則銅離子無法正常浸出,影響最終的銅產量。
 
所幸的是,由于堆浸工藝在露天進行,滴淋的強度和均勻度都可以通過堆面的顏色變化來判斷。利用無人機的空中觀察和快速巡查能力,可以高效率地監測滴淋效果。從無人機正射影像或照片上,我們可以看到溶液多的地方顏色較深,溶液少的地方顏色較淺。
 

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堆浸場的正射影像,圖中顏色較深的地方,代表溶液較多。
 
每天,工作人員都會通過無人機的拍攝的照片和錄像來觀察滴淋情況,并記錄在工作日報中。而每周,工作人員都會對兩處堆浸場進行全面掃描,生成完整的正射影像。
 

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利用無人機+Pix4DMapper成果對生產工藝進行分析和優化

正射影像具有精準的定位和尺寸,工作人員可以快速聚焦有問題的區域,然后通過管網改造,最終改善浸出效果。

張立川說:“單純使用無人機照片不方便進行跟蹤回查,因此我們會通過對比幾期正射影像,來進一步分析管網改造的效果。我認為這是一個很實用的工具。”
 

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△堆浸場同一區域對比:通過無人機影像,實現故障的定點清除,明顯提升堆面潤濕程度和均勻度(上圖為故障存在時,下圖為故障排除后)



建設北斗基站,研究定量分析,打造智能、綠色礦山。


礦業已逐步擺脫“傻大黑粗”的形象,運用越來越多的高端技術,向智能化、精細化發展。在談及為什么選擇Pix4D時,張立川也講到,他相信憑借Pix4D在無人機測繪領域的專業性、算法的優越性,能夠使礦區生產效率提升一個臺階。并且Pix4D能夠輸出多種格式的成果,這為數據的進一步的分析和利用提供了很大便利。
 
當然,這也只是一個開始,萬寶礦產萊比塘銅礦今后還會有更多動作。比如已建設完成的北斗高精度基站和位移監測站,利用多種傳感器對生產進行定量分析等,以全面打造數字礦山、綠色礦山,通過提質增效實現高質量發展。


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