Ứng phó nhanh với sự cố sập mỏ bằng công nghệ lập bản đồ LiDAR tự hành Artec Jet

Thách thức

Nhanh chóng đánh giá mức độ thiệt hại do một vụ sụt lún xảy ra tại Iowa, Mỹ, ảnh hưởng đến khoảng 9 hecta khu vực khai thác mỏ, nhưng thể đưa nhân sự trực tiếp vào vùng nguy hiểm.

Giải pháp

Artec Jet, Artec Twins và Artec Studio

Vì sao lựa chọn Artec 3D?

Khả năng điều hướng tự động của Artec Jet trở nên đặc biệt quan trọng trong những tình huống con người không còn khả năng tiếp cận khu vực khảo sát. Trong trường hợp này, thiết bị được gắn trên drone, cho phép bay vào những khu vực vốn không thể tiếp cận, thu thập dữ liệu có độ chính xác cao và trở về an toàn.

Artec Jet mounted to a drone while mapping a mine

Mất khả năng khảo sát khi xảy ra sự cố

Trong ngành khai thác mỏ, sập kết cấu là một trong những tình huống nguy hiểm nhất. Khi nền đất bị sụt hoặc kết cấu ngầm mất ổn định, sự an toàn của công nhân có thể bị đe dọa và buộc phải tạm dừng hoạt động khai thác.

Sau khi xác nhận toàn bộ công nhân đã được đưa ra khỏi khu vực nguy hiểm, giai đoạn ứng phó và khắc phục thực sự mới bắt đầu.

Tuy nhiên, điều kiện quan sát hạn chế khiến việc đánh giá hiện trạng tại chỗ trở nên rất khó khăn. Hệ thống thông gió có thể bị tắc nghẽn, trong khi nguy cơ tiếp tục xảy ra sập đổ vẫn hiện hữu. Vì vậy, việc đưa người vào bên trong để kiểm tra trực tiếp là điều không thể thực hiện.

Tại một hầm mỏ ở Mỹ, một sự cố sập nền đất đã buộc đơn vị khai thác phải loại bỏ hoàn toàn phương án kiểm tra truyền thống. Khu mỏ ở trạng thái mất ổn định nghiêm trọng và vẫn xảy ra hiện tượng đá rơi. Các lối tiếp cận chật hẹp và tình trạng ngập nước càng khiến việc triển khai khảo sát trở nên khó khăn. Ngoài ra, do nằm dưới lòng đất, khu vực này không có tín hiệu GPS, khiến việc lập kế hoạch ứng phó càng phức tạp.

Artec Jet mounted to a drone while mapping a mine

Artec Jet và khả năng lập bản đồ tự hành đóng vai trò then chốt

Trong tình huống đó, đơn vị khai thác đã tìm đến một nhà cung cấp dịch vụ công nghiệp hàng đầu. Hệ thống LiDAR tích hợp công nghệ SLAM của Artec Jet đã được đưa vào sử dụng.

Artec Jet có thể được triển khai theo nhiều phương thức khác nhau như:

  • Cầm tay
  • Đeo trên ba lô
  • Gắn trên phương tiện
  • Lắp trong lồng bảo vệ
  • Gắn trên cột kính thiên văn
  • Tích hợp với robot
  • Hoặc gắn trên drone

Trong trường hợp này, drone được lựa chọn để tận dụng khả năng khảo sát tự hành của Artec Jet.

Phương án này cho phép hệ thống tiếp cận những khu vực khó hoặc không thể tiếp cận mà không gây nguy hiểm cho con người, đồng thời thu thập dữ liệu lập bản đồ chi tiết cần thiết để phục vụ công tác ứng phó khẩn cấp.

Điều hướng tự hành là chìa khoá then chốt

Khi Artec Jet được đưa tới hiện trường, hệ thống phải đối mặt với hàng loạt điều kiện mà nhiều giải pháp drone khác có thể không xử lý được.

Khu vực hoàn toàn không có GPS, trong khi tín hiệu liên lạc bị mất khi drone vượt quá khoảng 100 m. Điều đó đồng nghĩa với việc hệ thống phải hoàn toàn dựa vào khả năng định vị và điều hướng bên trong.

Không những vậy, drone còn phải di chuyển qua những lối tiếp cận cực kỳ hẹp, có những vị trí chỉ còn khoảng 15 đến 20 cm khoảng trống.

Artec Jet đã xử lý được những thách thức này bằng cách sử dụng LiDAR dựa trên SLAM theo thời gian thực. Không cần hỗ trợ GNSS, hệ thống có thể:

  • Điều hướng qua các giao điểm hẹp
  • Phát hiện và tránh chướng ngại vật
  • Duy trì vị trí
  • Tự đưa ra quyết định điều hướng theo thời gian thực

Drone thậm chí phải hoạt động trong khoảng 20 phút ngoài vùng phủ sóng liên lạc, khiến khả năng tự chủ trong quá trình khảo sát trở thành yếu tố quyết định thành công của nhiệm vụ.

Lập bản đồ 9 hecta chỉ trong 48 giờ

Trong vòng 48 giờ sau khi nhận được cuộc gọi khẩn cấp, Artec Jet đã hoàn thành việc lập bản đồ toàn bộ khu vực sập rộng khoảng 9 ha, với tốc độ thu nhận gần 2 triệu điểm/giây. 

Đám mây điểm 3D mật độ cao thu được cho phép nhóm kỹ sư đánh giá:

  • Tình trạng của các trụ chống xung quanh
  • Dấu hiệu tích tụ nước góp phần gây mất ổn định
  • Những tuyến đường có thể tiếp cận an toàn cho các hoạt động phục hồi trong tương lai

Việc kết hợp dữ liệu LiDAR với hình ảnh từ camera 360° còn cung cấp cả thông tin trực quan lẫn dữ liệu không gian chính xác mà không cần bất kỳ nhân sự nào tiến vào khu vực nguy hiểm.

Trong điều kiện có hơn 12 m nước, đá treo vẫn tiếp tục sụp đổ và môi trường hoàn toàn tối, ngay cả một phi công điều khiển drone từ xa cũng sẽ gặp khó khăn nghiêm trọng trong việc điều hướng.

Trong trường hợp này, lập bản đồ tự hành là giải pháp khả thi duy nhất.

On-site data analysis being carried out on a tablet

Biến dữ liệu quét thành thông tin có giá trị cho quyết định kỹ thuật

Giá trị của dữ liệu quét khẩn cấp còn được nâng cao khi nhóm khảo sát phát hiện dữ liệu LiDAR lịch sử của chính khu mỏ này, được thu thập từ một năm trước.

Bằng cách chồng dữ liệu quét mới lên dữ liệu nền cũ, các kỹ sư có thể thực hiện phân tích phát hiện thay đổi để xác định chính xác mức độ suy thoái của nền đất theo thời gian, ngay cả khi khu vực vẫn được kiểm tra bằng phương pháp quan sát trực quan thường xuyên.

Phân tích cho thấy vài năm trước, một vụ sập nền khác từng gây ra hiệu ứng “đồng hồ cát” ở các trụ chống trong mỏ, tức hình dạng trụ bị thắt lại ở phần giữa do biến dạng.

Dữ liệu LiDAR cũng cho thấy nước từ một cánh đồng nông nghiệp gần đó đã chảy vào khu vực sập trong thời gian dài. Dòng nước tập trung này góp phần làm suy yếu dần lớp đá vôi xung quanh và cuối cùng dẫn tới hiện tượng sụt lún trên bề mặt.

Giá trị “ẩn” này của Artec Jet đã giúp chuyển đổi hoạt động từ việc ghi nhận hậu quả sau sự cố sang phân tích kỹ thuật chủ động dựa trên bằng chứng.

Việc xác định được chính xác những yếu tố góp phần gây ra sự cố, chẳng hạn như tích tụ nước và biến dạng dần của các trụ chống, cho phép đơn vị khai thác đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu về an toàn khu vực và rút ngắn thời gian đưa mỏ trở lại hoạt động.

Visualization of data analyses overlaid on a mine shaft

Lập bản đồ chủ động với Artec Jet

Sau sự cố, đơn vị khai thác nhận ra rằng Artec Jet không chỉ là một công cụ phục vụ ứng phó khẩn cấp mà còn có thể trở thành một phần quan trọng trong hệ thống an toàn của mỏ.

Do đó, doanh nghiệp đã đầu tư hệ thống riêng và xây dựng lịch quét định kỳ. Ban đầu, việc quét được thực hiện hàng tuần, sau đó chuyển sang hàng tháng, nhằm theo dõi tình trạng nền đất trong quá trình khu vực dần ổn định.

Cách tiếp cận chủ động này giúp doanh nghiệp thiết lập các trạng thái nền mới và nhanh chóng nhận biết bất kỳ dấu hiệu mất ổn định nào có thể xuất hiện trở lại.

Tựu trung, việc phòng ngừa luôn hiệu quả hơn việc chỉ phản ứng sau khi sự cố xảy ra. Mặc dù Artec Jet đặc biệt hiệu quả trong việc triển khai nhanh khi có sự cố, giá trị lớn nhất của hệ thống nằm ở dữ liệu mà nó thu thập trong các hoạt động khảo sát định kỳ.

Bằng cách hỗ trợ doanh nghiệp ngăn ngừa tai nạn thay vì chỉ ghi nhận hậu quả, công nghệ lập bản đồ 3D tự hành đang góp phần thay đổi cách ngành khai thác mỏ quản lý rủi ro và mở rộng khả năng ứng dụng của phân tích địa kỹ thuật.