Technik

Drohneneinsatz für die Sprengplanung

Das Ergebnis sprengt die Erwartungen

Das österreichische Unternehmen 3GSM entwickelt und vermarktet Systeme zur dreidimensionalen Erfassung und Bewertung von Gebirgs- und Geländeoberflächen mittels photogrammetrischer 3D-Modelle. Die Hauptanwendungen sind die geologische Gebirgscharakterisierung sowie Sprengplanungen und Sprengbewertungen ober Tage. Dieser Beitrag zeigt die Anwendung anhand eines Beispiels aus der Praxis.

Photogrammetrisches 3D-Modell
Photogrammetrisches 3D-Modell: die Erstellung eines solchen Modells ist ein Standardvorgang.

Ausgangslage

Ein Steinbruch mit einer Jahresproduktion von 2,5 Mio. t. steht vor der Aufgabe, die Produktion zu erhöhen. Die Zielvorgabe lautet den Durchsatz (gemessen am Brecher) von 850 t/h auf 900 t/h zu bringen.

Visualisierung der realen Vorgabe über den gesamten Bereich der Bruchwand
Visualisierung der realen Vorgabe über den gesamten Bereich der Bruchwand.

Problemstellung

Die Sprengergebnisse sind nicht optimal. Die Folgen davon sind eine sehr schlechte Ladbarkeit des Haufwerks und ein signifikanter Aufwand für das Nachzerkleinern. Es ist dem Betrieb nicht möglich, das angepeilte Wochenziel von 59.000 t zu erreichen. Als Lösungsansatz kommt hier die vollständige Vermessung der Bruchwände, darauf basierende Planung der Sprenganlagen und Bewertung der Sprengergebnisse, um das Sprengschema sukzessive anzupassen, infrage. Als Datengrundlage für diese Prozedur dienen photogrammetrische 3D-Modelle, vorzugsweise luftgestützt aufgenommen. Es werden dabei üblicherweise 100-200 Bilder je Sprenganlage erzeugt, welche auf einem Laptop vor Ort in etwa 20 Minuten zu einem umfassenden, detaillierten 3D-Modell mit einer Lagegenauigkeit von typischerweise 1-2 cm werden.

3D-Modell eines Haufwerks
3D-Modell eines Haufwerks.

Das vollständige 3D Modell wird dazu benutzt, das Sprengschema an die geometrischen Gegebenheiten der Bruchwand anzupassen. Insbesondere können dadurch Unregelmäßigkeiten oder Besonderheiten wie Ecken berücksichtigt werden. Es besteht eine vollständige Kontrolle und Information über die aktuelle Situation – diese kann interaktiv angepasst werden oder aber das 3D-Modell bietet ein automatisches Schema an.

Für die Verbesserung des Sprengschemas muss das Sprengergebnis objektiv quantifiziert werden. Als Kenngrößen werden das Volumen des Haufwerks, das zugehörige Festgesteinsvolumen, sowie die Korngrößenverteilung herangezogen. Aus luftgestützten photogrammetrischen 3D-Modellen wird auch die Korngrößenverteilung bestimmt. Die Methode arbeitet in einer Kombination von 3D und 2D, sodass Unsicherheiten durch Schattenwurf, die bei reinen 2D-Analysen entstehen können, ausgemerzt werden. Es wird das gesamte (sichtbare) Haufwerk auf einen Schritt bewertet und muss nicht durch mehrere Teilanalysen zusammengeführt werden.

Der Einsatz photogrammetrischer 3D-Modelle ermöglichte dem Betrieb, seine Bohr- und Sprengarbeit sukzessive zu verbessern. Dies wurde durch das Zusammenspiel von Sprengplanung und Sprenganalyse (Bewertung des Ergebnisses) ermöglicht. Der Betrieb konnte seine Produktion auf 900 t/h steigern. Zusammen mit der Aufwandsenkung durch die nicht mehr notwendige Nachzerkleinerung berichtete der Betrieb von Einsparungen in Höhe von EUR 200.000 nach nur sechs Monaten.

Ermittelte Korngrößenverteilung - Diagramm
Ermittelte Korngrößenverteilung
 
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