Dank autonomer LiDAR-Kartierung mit Artec Jet konnte auf einen Mineneinsturz reagierte werden

Dichte Punktwolkendaten, die mit Artec Jet an der eingestürzten Mine erfasst wurden

Im Bergbau ist ein Gesteinseinsturz so ziemlich das schlimmste, was passieren kann. Denn sobald der Boden einmal nachgibt, entstehen unmittelbare Gefahren für die Kumpel und das Bergwerk muss geräumt werden.

Sobald alle Bergleute in Sicherheit sind, beginnt die eigentliche Bergungsaktion. Die eingeschränkte Sicht erschwert sehr oft die genaue Beurteilung der Lage vor Ort. Auch kann die Belüftung blockiert sein und ein weiterer Einsturz unmittelbar bevorstehen, sodass es unmöglich ist, Personal zur Überprüfung direkt in den Stollen zu entsenden.

An einem Standort in den USA sah sich ein Betreiber kürzlich mit einem schnellen Erdrutsch konfrontiert, nach welchem bewährte Inspektionsmethoden völlig ausgeschlossen waren. Die Mine war aufgrund ständiger Felsstürze extrem instabil, und enge Zufahrtswege sowie die Folgen von Überschwemmungen schränkten die Handlungsmöglichkeiten zusätzlich ein. Da die Mine unter Tage betrieben wurde, stand auch kein GPS zur Verfügung. Die Planung geeigneter Maßnahmen gestaltete sich daher äußerst schwierig.

Das Unternehmen wandte sich bald an einen der führenden technischen Dienstleister in der Branche. Dieser stattete die Minenbetreiber mit einem Artec Jet und seinem auf Grundlage von SLAM funktionierenden LiDAR-System aus. Das Gerät kann flexibel handgeführt, aus einem Rucksack, Fahrzeug oder Schutzkäfig heraus, an einer Teleskopstange befestigt oder mittels Roboterintegration eingesetzt werden. In diesem Fall entschied man sich jedoch für den Einsatz einer Drohne, um die autonomen Vermessungsfunktionen von Jet zu nutzen.

Die gewählte technische Lösung ermöglichte die Navigation in schwer zugänglichen Gebieten, ohne dabei Personal in Gefahr zu bringen. Dem Team gelang es so, die detaillierten Kartierungsdaten zu erfassen, die für die Organisation einer schnellen Reaktion erforderlich waren.

Nahaufnahme einer farbverstärkten Punktwolke einer unterirdischen Raum- und Säulenstruktur

Autonome Navigation war unabdingbar

Nachdem Artec Jet vor Ort eingetroffen, sah es sich direkt zahlreichen Herausforderungen gegenüber, die viele andere drohnengestützte Lösungen zum Scheitern gebracht hätten. Angesichts vollständigem GPS-Ausfalls und Signalabbrüchen jenseits von 100 Metern war das Gerät vollständig auf interne Steuerung angewiesen, um flugfähig zu bleiben. Zudem musste es durch enge Zugangsstellen mit nur 15–20 cm Durchflugshöhe manövrieren.

Doch wie sich herausstellen sollte, war Artec Jet den Widrigkeiten mehr als gewachsen. Das System operierte völlig ohne GNSS-Unterstützung und nutzte in Echtzeit SLAM-basiertes LiDAR, um enge Kreuzungen zu durchqueren, Hindernissen auszuweichen und gleichzeitig die Position zu halten. Da Jet 20 Minuten lang autonom außerhalb der Kommunikationsreichweite operieren konnte, konnte in Echtzeit aufgrund verlässlicher Daten Entscheidungen getroffen werden, die sich für den Erfolg der Mission als entscheidend erwiesen.

Innerhalb von 48 Stunden nach dem Notruf hatte Artec Jet das gesamte 9 Hektar große Einsturzgebiet mit fast zwei Millionen Punkten pro Sekunde erfolgreich kartiert. Die daraus resultierende dichte 3D-Punktwolke zeigte den Zustand der umliegenden Pfeiler, Anzeichen von Wasseransammlungen, die zur Instabilität beitrugen, sowie sichere Zufahrtswege für zukünftige Bergungsarbeiten.

Die Kombination von LiDAR mit 360-Grad-Kameraaufnahmen lieferte zudem visuelle Kontextinformationen und präzise räumliche Daten, ohne dass zuvor Personal Gefahrenbereiche betreten musste. Angesichts von über 12 Metern Wassertiefe, noch immer einstürzenden Felsbrocken und völliger Dunkelheit hätte ein menschlicher Pilot ohnehin Schwierigkeiten gehabt, sich in der Mine zurechtzufinden – die autonome Kartierung war also die einzig praktikable Lösung.

Echtzeit-Feedback wird während des Drohnenflugs aus der Ich-Perspektive gestreamt.

Sammeln von verwertbaren Informationen

Der Nutzen der Scans von Artec Jet wurde noch einmal größer, als das Team historische LiDAR-Daten desselben Bergwerks entdeckte, die ein Jahr zuvor aufgenommen worden waren. Durch die Überlagerung der neuen Scans mit diesen Daten konnten die Ingenieure eine präzise Veränderungsanalyse durchführen und genau feststellen, wie sich der Boden im Laufe der Zeit – trotz kontinuierlicher Sichtkontrollen – verschlechtert hatte.

Wie sich bald herausstellte, hatte ein weiterer Bodeneinsturz einige Jahre zuvor zu einer „Sanduhrform“ der Minenpfeiler geführt hatte. LiDAR-Daten zeigten zudem, dass Wasser von einem nahegelegenen Acker über einen längeren Zeitraum in die Einsturzzone geflossen war. Dieser konzentrierte Wasserfluss hatte zur allmählichen Schwächung des umgebenden Kalksteins beigetragen und schließlich zum Oberflächeneinsturz geführt.

Dieser „verborgene Mehrwert“ von Artec Jet verlagerte den Schwerpunkt des Einsatzes von reaktiver Dokumentation hin zu proaktiver forensischer Ingenieurwissenschaft. Das Verständnis der genauen Faktoren, die zum Ausfall beigetragen hatten, wie etwa Wasseransammlungen und fortschreitende Pfeilerverformung, ermöglichte es dem Minenbetreiber, datengestützte Entscheidungen zur zukünftigen Sicherheit des Standorts zu treffen und den Betrieb so schnell wie möglich wieder aufzunehmen.

Ohne eine autonome Kartierungslösung wäre es jedoch gar nicht möglich gewesen, die für diese Analyse benötigten Daten zu gewinnen. Daher war die Montage von Artec Jet an einer Drohne und die Aktivierung seines intelligenten, wegpunktgesteuerten autonomen Kartierungsmodus zur Hindernisvermeidung im eingestürzten Minenschacht die einzige Möglichkeit, das Gelände schnell, präzise und ohne jegliches Risiko für das Personal zu erfassen.

Eine Visualisierung der Punktwolke eines Geländes, aufgenommen mit hoher Geschwindigkeit mit Artec Jet

Proaktive Kartierung mit Artec Jet

Im Ergebnis erkannte der Minenbetreiber, dass der Artec Jet nicht nur ein Notfallinstrument, sondern ein entscheidender Bestandteil der eigenen Sicherheitsinfrastruktur geworden war. Das Unternehmen investierte in ein eigenes System und führte nach strengen Vorgaben regelmäßige Scans durch, zunächst wöchentlich, später monatlich, um die Bodenverhältnisse während der Stabilisierungsmaßnahmen zu überwachen. Dieser proaktive Ansatz ermöglicht es, neue Referenzwerte zu ermitteln und Anzeichen erneuter Instabilität sofort zu erkennen.

Letztendlich ist Vorbeugung besser als jede Heilung. Artec Jet zeichnet sich durch seine schnelle Einsatzfähigkeit in Krisensituationen aus, doch sein größter Wert liegt in den Daten, die er im Routinebetrieb erfasst. Indem Jet dazu beiträgt, Tragödien zu verhindern, anstatt sie nur zu dokumentieren, revolutioniert die autonome 3D-Kartierung das Risikomanagement der Branche und erschließt neue Anwendungsgebiete für geotechnische Analysen.

Mit einer Reichweite von 300 Metern und sieben verschiedenen Betriebsmodi eignet sich Artec Jet ideal zur Erfassung großer Flächen mit einer Genauigkeit von bis zu 5 mm. Ob im Bergbau, in der öffentlichen Sicherheit oder im Bauwesen – das Gerät liefert detaillierte Daten, die für Inspektionen in anspruchsvollen Umgebungen unerlässlich sind.

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