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矿业:3项无人机测绘应用,打造缅甸智慧铜矿

全世界最大的矿业公司大多在使用Pix4D产品,Pix4D技术使矿业生产更流畅,效率更高,更安全。

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万宝矿产有限公司莱比塘铜矿位于缅甸蒙育瓦地区,属特大型斑岩铜矿,铜资源保有量558万吨。2010年6月,在中国时任总理温家宝和缅甸时任总理吴登盛见证下,万宝矿产与缅方签署了莱比塘铜矿开发协议,项目总投资10.9亿美元,设计生产铜10万吨/年。2016年3月,莱比塘铜矿建成投产,2018年实现达产,2019年实现超产。


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在莱比塘铜矿,无论是采矿场,还是堆浸场和废石场,无人机的身影时常会出现。


张立川是莱比塘铜矿冶炼厂厂长助理,担任无人机项目负责人。他告诉我们,矿区自从2018年末开始使用“无人机+Pix4D”模式,现已形成每日、每周、每月、每季度的巡检制度。通过地图、三维模型、原始影像等成果,工作人员可以随时了解矿区整体情况,测量方量,并进行一系列生产分析。无人机测绘现已成为了莱比塘铜矿一个不可或缺的工具。


亚洲最大的湿法冶铜项目

莱比塘铜矿是采选冶一体化的铜矿,采取的是湿法炼铜工艺。从采矿场产出的矿石,会经历生物堆浸 – 萃取 – 电积等工艺,最终形成>99.99%的纯铜,达到伦敦金属交易所A级铜品质。



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无人机测绘技术能够很好地记录矿区不断变化的地表形态。生成的正射影像地图和三维模型成果,能够方便工作人员随时回看查询。


随着采矿活动的进行,莱比塘铜矿的地表形态一直都在发生改变,采矿场越挖越深,堆浸场和废矿场则越堆越高。各生产部门想要更好地掌握矿区变化情况,但谷歌地图影像在时效性和精度上都不能满足其需求。因此,每隔3个月,张立川指导的无人机小组都会使用无人机对矿区进行整体扫描,然后在Pix4D软件中生产正射影像地图和三维模型。

 

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△ 使用Pix4Dmapper生成的2019年第四季度矿区总图


这些无人机测绘成果被用作矿区的总图,工作人员可随时回看和查询。比如某人想要知道采矿场3年前是什么样的,只需要把当时的地图和模型从数据库中调出即可。此外,这些地图和模型都具有真实的地理坐标和尺寸,可用于兴趣点的定位,以及距离、面积和体积的测量。


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△ Pix4DMapper生成的矿区3D模型截图



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在传统的收方中,测绘人员需爬到堆场顶部,这种方式费时费力,而且作业环境通常比较恶劣。使用无人机代替人,半天就能完成一个堆浸场的收方外业工作,且测量成果在办公室就能获得。


在莱比塘铜矿,采出的矿石首先会被运送到堆浸场,使用矿卡和布料机进行筑堆,之后再用溶液滴淋浸出。在完成一个单元堆的筑堆后,需要对其进行测绘收方以确定矿量。在传统的收方方式中,测绘人员需要攀爬到堆浸场顶部,使用手持RTK进行测量。

 

“这是一个相当费时费力的过程。”张立川告诉我们:“首先,堆浸场经过日复一日的层层堆叠,目前高度已达30米,而且将越来越高;其次,矿区所在地区气温高,在矿堆上工作时的体感温度,有时甚至超过了60摄氏度。最后,滴淋用浸出液对人体健康有一定影响。”


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堆浸场现场实况照片
 
在目前的收方工作中,无人机正在逐渐代替人工。张立川介绍说:“莱比塘铜矿现有2处共计4-5平方公里的堆浸场,我们会对其进行约30天一次的周期性扫描。经过前期反复摸索,我们确定了各种飞行参数,如飞行高度、重叠度等,找到了一个效率和效果的平衡点。现在每块堆浸场约花费半天时间进行数据采集,1-2小时进行数据处理。”
 
在Pix4D软件生成的三维模型中,工作人员可以直接进行方量的测量,这不仅大大提高了工作效率,也降低了安全风险。据悉,莱比塘铜矿现已建成北斗基站,后期还准备采购带有RTK的无人机,以进一步提高测量精度。
 

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Pix4Dmapper生成的堆浸场三维模型,在模型上可以直接测量方量。
 

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在湿法炼铜中,浸出溶液滴淋的强度和均匀度是生产过程中的重要影响因素,无人机能够从空中视角很好地监视这些因素,提供每日、每周所必需的生产分析。


堆浸场中的一个重要环节是浸出溶液的滴淋。浸出溶液通过16毫米直径的管网滴淋到堆面上,与矿石发生作用生成铜离子。如果由于管网堵塞或脱开等因素,矿石无法接触到足够的溶液,则铜离子无法正常浸出,影响最终的铜产量。
 
所幸的是,由于堆浸工艺在露天进行,滴淋的强度和均匀度都可以通过堆面的颜色变化来判断。利用无人机的空中观察和快速巡查能力,可以高效率地监测滴淋效果。从无人机正射影像或照片上,我们可以看到溶液多的地方颜色较深,溶液少的地方颜色较浅。
 

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堆浸场的正射影像,图中颜色较深的地方,代表溶液较多。
 
每天,工作人员都会通过无人机的拍摄的照片和录像来观察滴淋情况,并记录在工作日报中。而每周,工作人员都会对两处堆浸场进行全面扫描,生成完整的正射影像。
 

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利用无人机+Pix4DMapper成果对生产工艺进行分析和优化

正射影像具有精准的定位和尺寸,工作人员可以快速聚焦有问题的区域,然后通过管网改造,最终改善浸出效果。

张立川说:“单纯使用无人机照片不方便进行跟踪回查,因此我们会通过对比几期正射影像,来进一步分析管网改造的效果。我认为这是一个很实用的工具。”
 

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△堆浸场同一区域对比:通过无人机影像,实现故障的定点清除,明显提升堆面润湿程度和均匀度(上图为故障存在时,下图为故障排除后)



建设北斗基站,研究定量分析,打造智能、绿色矿山。


矿业已逐步摆脱“傻大黑粗”的形象,运用越来越多的高端技术,向智能化、精细化发展。在谈及为什么选择Pix4D时,张立川也讲到,他相信凭借Pix4D在无人机测绘领域的专业性、算法的优越性,能够使矿区生产效率提升一个台阶。并且Pix4D能够输出多种格式的成果,这为数据的进一步的分析和利用提供了很大便利。
 
当然,这也只是一个开始,万宝矿产莱比塘铜矿今后还会有更多动作。比如已建设完成的北斗高精度基站和位移监测站,利用多种传感器对生产进行定量分析等,以全面打造数字矿山、绿色矿山,通过提质增效实现高质量发展。


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