世界微动态丨研究人员使用自主技术使矿山更安全

您如何使用无人机和机器人来降低地下采矿对工人的风险?

(资料图片)

弗吉尼亚理工大学研究员 Richard Bishop 和他 在西弗吉尼亚大学的 合作者正在努力回答这个问题。最近两年， 阿尔法基金会拨款 569,149 美元 ，该基金会将允许该团队研究使用自主无人机预测和防止地下屋顶坍塌的方法。

这是紧急工作。自 2006 年以来，地下石矿中约 40% 的死亡与倒塌的屋顶和岩柱有关。事实上，自 2020 年以来，老矿区已经发生了四次重大坍塌。而且，目前还没有确定的方法来预测这些结构性破坏。

“我们希望通过将我们的研究结合在一起，我们可以在这个至关重要的矿山安全领域取得更快的进展，”Bishop 说。

该项目旨在开发矿区布局、岩体特征以及石矿柱和顶板的高分辨率 3D 地图的数据库;改进用于收集类似数据的技术和设备;并使用该数据库制定指南，以识别导致柱子和屋顶倒塌的危险。

Bishop 是采矿和矿物工程系的校友 ，之前曾参与由 国家职业安全与健康研究所资助的一个研究项目 ，该项目使用激光扫描和一种称为摄影测量的摄影技术来生成 3D 地图，以帮助研究地下石矿的结构完整性。在该项目中，Bishop 展示了使用各种传感器在没有 GPS 的环境中驾驶无人机的有效性，以及内部构建的机载 LED 照明系统，让无人机在地下矿井的绝对黑暗中捕捉高质量的数码照片。这些照片用于计算关键测量值，以评估矿井结构的安全性。

西弗吉尼亚大学的研究人员开发了一种机器人测绘系统，该系统使用自主地面和飞行器来绘制地下矿山地图。将这两种方法结合在一起可以开发出更好的方法来检查矿井结构和预测安全威胁。

无人机已成为露天矿山作业的重要组成部分，以提高安全性和效率。Bishop 认为有一天地下作业也将如此，这可能会对安全和经济增长产生广泛影响。据商业资讯最近报道，仅全球石材开采和采石市场预计将从 2020 年的约 80 亿美元增长到 2025 年的 110 亿美元以上。

这种增长也为当今的矿业学生提供了 工程学院 希望帮助他们抓住的机会。

“我们现在和未来所有采矿工程专业的学生都将有机会学习和实践在一系列应用中使用自主技术，”临时系主任 Erik Westman 说。“我们目前的毕业生就业率接近 100%。我们希望确保我们的学位课程始终处于矿业的前沿，并且对学生及其家人来说仍然是一笔巨大的金融投资。”

韦斯特曼负责监督该部门新的 自主采矿中心，又名 VT 模拟矿，该中心位于最近改建的 Holden Hall。首创的实验室规模设施具有三个露天矿坑，可以填充各种矿物质和太空土壤模拟物。在那里，学生们为班级和比赛团队建造和操作自动挖掘和运输车辆。Bishop 还在该设施中教学生制造和驾驶小型无人机，而 Westman 计划制定包括行业合作伙伴在内的研究计划。

“我们的本科课程专注于提供数据分析和编程方面的培训，以帮助我们的毕业生和行业合作伙伴利用现在和未来可能的财务和环境效率，”韦斯特曼说。

这种对自主技术教育和实践经验的关注，不仅会让采矿工程专业的毕业生更受雇主追捧，还会为他们提供工具，为全球采矿业的安全和可持续性做出重要贡献。

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