چالش به حداکثر رساندن بهره‌وری منابع مستلزم استفاده بهینه از تمام محصولات خروجی از معدن، شامل سنگ معدن و باطله‌های معدنی، است. علاوه بر این، برخورد مثبت با چنین چالشی در بهره‌برداری معدنی، به مشارکت و همکاری همه‌جانبه تمام رشته‌های علمی درگیر در استخراج معدن نیاز دارد.
زمین‌شناسی و نقشه‌برداری معدنی ازجمله رشته‌هایی هستند که نقش‌هایی محوری و تعیین‌کننده در عملیات استخراج معدن دارند و پایه‌ای‌ترین رویکردها برای بهینه‌سازی عملیات امکان‌سنجی و کاهش ریسک‌های سرمایه‌گذاری هستند.
زمین‌شناسی معدنی
زمین‌شناسی معدنی یکی از شاخه‌های رشته زمین‌شناسی است که به مسئله امکان‌سنجی و ارزیابی اقتصادی پروژه‌های معدنی می‌پردازد. هدف اصلی در زمین‌شناسی معدنی، فراهم کردن دلایل منطقی، توجیه اقتصادیِ یک پروژه معدنی و تشریح وضعیت قرارگیری توده‌های سنگ معدن در میان سایر عناصر محیطی است. علاوه بر تشخیص موقعیت مکانی ذخایر معدنی، زمین‌شناسان معدن کمیت‌های زمین‌شناسی مؤثر در استخراج معدن را پیش، در هنگام و بعد از شروع پروژه محاسبه می‌کنند.
امروزه زمین‌شناسی معدنی مدرن یک علم مرکب از رشته‌های مختلف مانند زمین‌شناسی ساختاری، سنگ‌نگاری، چینه‌شناسی، ژئوشیمی، ژئوفیزیک معدن، نمونه‌برداری، آمار ریاضی، مکانیک سنگ، اقتصاد معدنی و علوم کامپیوتر است. ترکیب تمام این رشته‌ها باهدف کاهش ریسک سرمایه‌گذاری و ایمنی محیط و افراد است.
به‌طور ویژه، اکتشاف معدن ارتباط عمیقی با ریسک‌های سطح بالا دارد. برای نمونه، در مسئله استخراج فلزات پایه و گران‌بها، شانس موفقیت در مراحل شناسایی مواد معدنی و اکتشاف تقریبی بین ۱ به ۷۰۰ تا ۱ به ۸۰۰ است. اگر یک تقاطع حفاری موفق به‌دست‌آمده باشد، شانس کشف یک معدن موفق درنهایت فقط ۱ به ۱۶ است؛ حتی اگر یک صخره یا بدنه حاوی مواد معدنی مشخص شود، شانس تبدیل‌شدن به یک معدن موفق و سودآور تنها ۵۰ درصد است. این میانگین‌ها بر اساس ارزیابی‌های بسیاری، حاصل از پروژه‌های موفق و ناموفق معدنی، پیش‌بینی شده‌اند.
بنابراین، علاوه بر عناصر مالی و منطقه‌ای (مانند تخصیص بودجه یا توجیه و جذب سرمایه‌گذار)، فعالیت‌های امکان‌سنجی و زمین‌شناسی باید به نحو احسن انجام گیرند. برای مثال، مراحل ژئوفیزیک تحقیق، فونداسیون‌های موردنیاز برای استقرار سایت معدن و سطوح دیگر عملیاتی چون حفاری و فرآوری مواد معدنی هستند.
مهارت‌هایی که در زمین‌شناسی معدنی کاربرد دارند
مطالعات پیش امکان‌سنجی و امکان‌سنجی، همیشه چالش‌برانگیز هستند، چراکه به دانش و مهارت‌های چندگانه‌ای در تحلیل و استنباط از داده‌ها و شرایط ممکن نیاز دارند. ازجمله علوم و مهارت‌های موردنیاز در فعالیت‌های زمین‌شناسی معدنی به موارد زیر اشاره می‌کنیم:
- ژئوشیمی
- ژئوفیزیک
- زمین‌شناسی ساختاری
- زمین‌شناسی مهندسی
- زمین‌شناسی محیطی
- اکولوژی
- باستان‌شناسی
- چینه‌شناسی
- کانی‌شناسی
- ژئومتالورژی
- تحلیل اطلاعات جغرافیایی
- تخصص در آب‌شناسی
در معدن، مجموعه تمام این مهارت‌ها و علوم در قالب تیمِ ژئو معدن شناخته می‌شوند. همچنین، نیروهای تخصصی دیگری، در صورت نیاز و متناظر با حجم مواد معدنی پیش‌بینی‌شده، به گروه زمین‌شناسی اضافه می‌شوند؛ از آن دسته می‌توان به زمینشناس اقتصادی اشاره کرد که به شکل کاملاً متمرکز و از جنبه اقتصادی به عواقب شناسایی، سرمایه‌گذاری، اکتشاف و تولید به مسئله شناسایی و اکتشاف معدن می‌پردازد.
وظایف اصلی زمینشناس معدنی
مهم‌ترین رکن‌های یک گروه زمین‌شناسی، قابلیت آن‌ها در تشخیص پتانسیل‌های معدنی، ریسک موجود در عملیات و امکان‌سنجی اقتصادی منبع تحت مطالعه‌اند. علاوه بر این اصول تخصصی، زمینشناس باید ذینفعان معدن را متقاعد کند که فعالیت معدنی پیش رو توجیه اقتصادی، عملیاتی و زیست‌محیطی دارد. به‌طور دقیق‌تر، گزارش‌های زمین‌شناسی پشتوانه ایدهِ حفاری در منطقه موردنظر است.
ازجمله وظایف شاخص یک زمینشناس به موارد زیر اشاره می‌کنیم:
- بر پایه مطالعات حاصل از نقشه‌برداری‌های هوایی و زمینی، بررسی‌های ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی، زمینشناس معدنی باید مکان و عمق توده معدنی موجود را با بهترین تقریب، تعیین کند.
- با استفاده از داده‌های ژئوشیمیایی جمع‌آوری‌شده در طول زمان شناسایی و اکتشاف، زمینشناس معدنی باید سطح ریسک موجود برای اکوسیستم و محیط‌زیست منطقه را تشخیص و گزارش دهد. به‌طور ویژه، نوع و میزان عناصر سمی موجود در سنگ معدن و باطله‌های معدنی باید تعیین و هشدارهای لازم اعلان گردند.
- با داده‌های کانی‌شناسی و ساختاری حاصل از حفاری‌های اکتشاف محور، زمینشناس معدنی باید خطرات موجود پیش روی کارکنان معدن را شناسایی و در جهت کاهش یا حذف آن‌ها پیشنهاد دهد.
- با مشاهدات پتروگرافیکِ سنگ‌های معدنی، زمینشناس معدنی باید مدیران معدن را درباره گزینه‌های استخراج و بهینه‌ترین مسیرها در زنجیره تأمین، یاری دهد. این بخش از فعالیت‌های زمین‌شناسی معمولاً توسط زمینشناس اقتصادی موجود در گروه زمین‌شناسی و پس از برآورد هزینه‌های متناظر با سناریوهای مختلف انجام می‌شود.
- زمین‌شناسان با تخصص خود در حوزه کنترل فرسایش، پایداری شیب‌ها و هیدرولوژی، به برنامه‌ریزی سازمان در جهت دفع باطله‌ها، احیاء سایت‌های معدنی و استفاده پایدار از زمین کمک می‌کنند.
شکل زیر چرخه عملیاتی یک فعالیت استخراج معدن را نشان می‌دهد. نکته بارز در این تصویر، نقش محوری است که زمینشناس دارد. درواقع، بخش قابل‌توجهی از تمام ارتباطات (فلش‌های تصویر)، توسط زمینشناس معدنی ایجاد می‌شوند.
| اکتشاف |
| بازیافت |
| عموم/ مصرف کنندگان/سهامدار |
| تولید |
| فروش محصولات |
| استخراج سنگ معدن |
| مرحله قبل از استخراج |
| دفن باطله |
| احیاء زمین |
| استفاده پایدار از زمین |
| پرعیارسازی |
| شناسایی پتانسیل برداشت |
| توسعه معدن |
ذینفعان(سهامداران، مدیران عامل، مردم، دولت)
اصلی‌ترین ابزارها در زمین‌شناسی معدنی
در بیشتر تحقیقات زمین‌شناسی باهدف یافتن منابع معدنی، اولین گام استفاده از نقشه‌های هوایی دولتی و بین‌المللی است. معمولاً، بیشتر کشورها نقشه‌های استانی و شهری خود را به‌صورت هوایی و در مقیاس‌هایی از ۱:۵۰۰۰۰ تا ۱:۲۵۰۰۰۰ یا کوچک‌تر، برداشت می‌کنند. به‌محض اینکه نقشه‌هایی در این مقیاس‌ها تائید کردند که امکان وجود منابع معدنی در منطقه بالا است، نقشه‌هایی در مقیاس ۱:۲۵۰۰۰ و بزرگ‌تر برداشت می‌شوند. پس از مرحله استفاده از نقشه‌های هوایی، زمینشناس معدنی آماده استفاده از آزمایش‌های اکتشافی زمینی و محیطی می‌شود. بخش‌های بعدی مهم‌ترین ابزارهای زمینشناس معدنی برای امکان‌سنجی و پردازش داده‌های زمین‌شناسیِ محیط‌های معدنی هستند.
۱- ژئوشیمی
مرحله ژئوشیمی اکتشافی یا اکتشاف ژئوشیمیایی هم‌زمان با شروع فعالیت‌های معدن‌کاوی مدرن در کشورهای غربی، در حدود دهه ۴۰ میلادی، شروع شد. انواع مختلفی از بررسی‌های ژئوشیمیایی، بسته به موقعیت ژئومورفولوژیک و زمین‌شناسی منطقه هدف و با استفاده از رسوبات رودخانه، خاک، تالوس، سنگ، پوشش گیاهی یا آب‌های زیرزمینی به‌عنوان محیط نمونه، عملیاتی می‌شوند.
بررسی رسوب جریان‌های سنگی و آبی و خاک منطقه، متداول‌ترین تکنیک‌های ژئوشیمیایی مورداستفاده در مناطق اکتشافی بزرگ هستند. آگاهی از خصوصیات ژئوشیمیایی حوضه‌های آبریز رودخانه‌ها (به‌عنوان‌مثال ترتیب آبراهه‌ها) هنگام تفسیر اهمیت نتایج حاصل از آزمایش رسوب رودخانه‌های منطقه مطالعاتی، بسیار مهم است.
اگر تشخیص وجود سنگ‌ها، یا رگه‌های سنگی حاوی مواد معدنی تثبیت گردد (با استفاده از اطلاعات یا مطالعات پیشین)، بررسی‌های ژئوشیمیایی مختلف را می‌توان برای شناسایی عناصر غیرعادی (متفاوت از عناصر غالب محیط) و تعیین مقادیر آستانه ناهنجاری صورت به کار گرفت. این مقادیر بسته به نوع سنگ و میزان آن کاملاً متفاوت هستند و زمین‌شناسان به دنبال بالاترین سطوح از ناهنجاری در منطقه هستند، چراکه بیشترین حجم از مواد معدنی معمولاً متناظر با ناهنجارترین وضعیت است.
۲- آزمایشگاه‌ها و تجهیزات ژئو شیمیایی
هم‌زمان با روند روزافزون استخراج از معادن و کاهش ذخایر معدنی، دسترسی به مواد معدنی باقیمانده بسیار سخت شده است. علاوه بر این، بهره‌برداری از سایت‌های معدنی بسیار هزینه‌بر است و شرکت‌های معدنی مراحل اولیه سرمایه‌گذاری را بسیار دست‌به‌عصا انجام می‌دهند.
برای پاسخ به این چالش‌ها، راه‌حل‌های فناوری بهترین ابزار بوده و سال‌های اخیر بیشترین سرمایه‌گذاری‌ها در حوزه زمین‌شناسی به زمین‌شناسی معدنی و تولید ابزارهای دقیق در حوزه‌هایی چون ژئوشیمی اختصاص‌یافته است. آزمایشگاه‌های تجاری امروزی می‌توانند انواع مختلف نمونه‌ها را در زمان‌های کوتاهی تحلیل کنند و متناظر با هر مورد مطالعاتی تا هزاران سناریوی ممکن را پیش‌بینی کنند.
میدان‌های معدنی به ابزارهای تحلیلی تجهیز شده‌اند که از فلورسانس پرتو ایکس (XRF) برای تشخیص توده‌های مختلف مواد معدنی استفاده می‌کنند. همچنین، معدن‌های هوشمند از اشعه مادون‌قرمز در موج‌های کوتاه (SWIR) و پراش پرتو ایکس (XRD) برای تشخیص نوع و خاصیت ترکیبات معدنی بهره می‌گیرند.
۳- ژئوفیزیک
از تکنیک‌های ژئوفیزیک برای اندازه‌گیر‌های زیر استفاده می‌شوند:
- گرانش
- شدت مغناطیسی
- میزان قدرت رادیواکتیو محیط و مواد
- انواع مختلف پاسخ‌های الکتریکی (مانند امواج حاصل از اثر مگنتتلوریک)
بیشترِ این اندازه‌گیری‌ها را می‌توان از هر دو طریق هوایی و زمینی انجام داد. بررسی‌های لرزه‌شناسی در اکتشافات معدنی، بخصوص برای معادن زیرزمینی، بسیار مهم هستند. در اکتشاف فلزات، خواص مغناطیسی، رادیومتریک، پلاریزاسیون القایی یا خواص الکترومغناطیس اندازه‌گیری می‌شوند. عمق حفاری‌های آزمایشی بستگی زیادی به نوع روش ژئوفیزیکی و سنگ معدنی دارند.
۴- تشخیص الگوها و استدلال زمینشناس
یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین روش‌ها در تشخیص منابع معدنی، تشخیص و شهود زمینشناس بر اساس داده‌ها و تجربه حرفه‌ای او است. باور بر این است که زمین‌شناسی که توانایی کشف یک منبع معتبر معدنی را دارد، در آن مورد خوش‌شانس نبوده و تجربه او و قدرت استدلال او است که تشخیص الگوها و مسیرهای اطلاعاتی را ممکن ساخته است.
علاوه بر این، روش‌های جدید مبتنی بر داده‌کاوی و هوش مصنوعی به زمین‌شناسان این امکان را داده که سناریوسازی و شبیه‌سازی را در کمترین زمان و با بالاترین دقت ممکن انجام دهند. درنتیجه، الگوی حاصل از استدلال زمینشناس و داده‌کاوی الگوریتم‌های زمین‌شناسی، بهترین نتیجه را برای تصمیم‌گیری درباره میزان پتانسیل اکتشافی حاصل می‌کنند.
۵- حفاری
حفاری یکی از اساسی‌ترین و دقیق‌ترین روش‌ها در آزمایش میزان و نوع مواد معدنی در منطقه مورد شناسایی است. این تکنیک شناسایی همچنین یکی از کم‌هزینه‌ترین انواع روش‌ها در نمونه‌برداری و تشخیص است. از سال ۱۹۵۰ به بعد، روش‌های حفاری مدام در حال بهبود و تجهیز با فناوری‌های جدید، برای ارتقاء میزان دقت و دسترسی به عمق‌های پایین‌تر، هستند.
پس از قطعه‌برداری و انجام مطالعات پیش امکان‌سنجی اولیه، به‌منظور افزایش دقت و سطح‌بندی مناطق مختلف ازنظر میزان ذخیره معدنی، سلسله‌ای از حفاری‌ها برای دسترسی به اعماق مختلف انجام می‌شود. علاوه بر این، حفاری یکی از اصلی‌ترین روش‌ها در تشخیص بستر معدن و سنجش ریسک‌هایی مانند برخورد به سفره‌های آب زیرزمینی و عناصر شیمیایی خطرناک است.
متناسب با نوع ماده هدف و جنس صخره و خاک منطقه، روش‌های مختلفی از حفاری به کار گرفته می‌شود:
- مغزه گیری با استفاده از فشار هوا (برای نمونه‌برداری از توده‌های زیرین و تجمیع نشده)
- روش انفجاری با چرخش هوا (RAB)
- روش ضربی (با گردش معمولی و معکوس)
- روش مغزه گیری معمولی
یکی دیگر از پیشرفته‌ترین روش‌های تعمیم‌یافته در حفاری، روش لوله فولادی مارپیچ است که معدن کاران از روش‌های حفاری موجود در صنایع نفت و گاز برداشت کرده‌اند. برداشت یک نمونه کاربردی و غنی از اطلاعات کاملاً به جنس سنگ‌های معدنی و تجربه کاربران دریل‌ها بستگی دارد.
نقشه‌برداری (ژئودزی) در صنایع معدنی
داده‌های جغرافیایی شبیه میلگردهایی هستند که به بتن‌های فونداسیون علم شناسایی ذخایر معدنی، یعنی زمین‌شناسی، انسجام می‌بخشند. نوآوری‌ها به‌سرعت در حال تکامل‌بخش ژئوماتیک هستند و فرصت‌های پیش‌بینی و تخمین فوق‌العاده‌ای را برای نقشه‌برداری در معادن فراهم کرده‌اند. نقشه‌برداران شبیه چشمان معدن هستند زیرا اطلاعات موردنیاز سایر بخش‌ها را رصد و در اختیار آن‌ها قرار می‌دهند.
وظیفه اصلی نقشه‌برداران[۱]، اندازه‌گیری دقیق مساحت منطقه تحت بررسی و اندازه‌گیری حجم‌ها در مراحل مختلف کاوش است. به‌طورکلی، ارائه یک مدل شماتیک از رویه و موقعیت‌های زیرسطحی مناطق معدنی به عهده نقشه‌برداران است.
تاریخچه نقشه‌برداری معدنی
در طول تاریخ، معدن‌کاوی و نقشه‌برداری بسیار موازی باهم حرکت کرده‌اند. یونانیان باستان نه‌تنها علم هندسه را ابداع کردند، بلکه اولین ابزارهای مورداستفاده در نقشه‌برداری را ساختند؛ به‌عنوان‌مثال، دیوپتر (یک ابزاری اندازه‌گیری در نجوم شناسی و نقشه‌برداری) در قرن سوم پیش از میلاد ابداع شد.
اولین بررسی‌های زمین‌شناسی تقریباً ۳۰۰۰ سال پیش اتفاق افتاد، وقتی نقشه‌برداران مصری زمین‌های اطراف نیل را به‌دقت تقسیم می‌کردند. به همین ترتیب، مهندسی معدن، بخصوص نقشه‌برداری معدن، یک‌رشته باسابقه تاریخی بلندمدت است. مطالعات باستان‌شناسی نشان داده که استخراج از معدن اصلی‌ترین اهرم در پیشرفت تمدن‌ها و تشکیل انقلاب‌های صنعتی بوده است.
ابزار جهت‌یابی دیال[۲] (صفحه جهت‌یابی) ازجمله ابزارهایی است که چند صدسال پیش در معادن، بخصوص معادن زیرزمینی، مورداستفاده قرار می‌گرفت. به دلیل استفاده از خاصیت مغناطیسی زمین، این دستگاه از منابع سنگ‌آهن و ابزارهای فلزی تأثیر می‌گرفت و دقت پایینی داشت. در اوایل قرن ۱۹ام میلادی بود که ابزارهای پیشرفته‌تر برای نقشه‌برداری معدنی تولید شدند و معدن‌کاوی مدرن متولد شد.
تئودولیت‌ها ازجمله ابزارهایی بودند که در زمان انقلاب صنعتی اول طراحی شدند. این ابزارها به تلسکوپ مجهز بودند و امکان اندازه‌گیری زوایای افقی و عمودی را داشتند. تئودولیت‌ها نقطه عطفی در نقشه‌برداری معدنی بودند. به‌طور ویژه، تئودولیت‌ها نیاز به قطب‌نما در نقشه‌برداری‌ها را برطرف کردند.
امروزه تئودولیت‌ها بسیار پیشرفته‌تر شده‌اند و با استفاده از لیزرها و تجهیزات الکترونیکی در ذخیره‌سازی داده، بالاترین دقت‌ها را برای نقشه‌برداری معدنی به ارمغان آورده‌اند. سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی (GNSS) محصول دیگری از فناوری و علم است که نقشه‌های هوایی و انواع دقیق زمینی را ممکن و چشمی در آسمان به نقشه‌برداران هدیه داده است.
وضعیت امروز نقشه‌برداری معدنی
وظیفه اصلی نقشه‌برداران معدنی حفر شفت‌ها و گالری‌های معدنی و اندازه‌گیری حجم سنگ معدن است. بااین‌حال، در عمل فعالیت نقشه‌برداران بسیار پیچیده‌تر و در قالب استفاده از ابزارهای بیشتری است. به‌طور مثال، محدودیت‌های هندسی مثل شفت‌های عمودی و دالان‌های باریک، نیاز به استفاده از فناوری‌ها و تکنیک‌های پیشرفته‌تر را اجتناب‌ناپذیر می‌کند.
باوجوداینکه رویکردهای نقشه‌برداری معدنی در طول تاریخ تغییر چندانی نکرده، اما ابزارهای مورداستفاده و دقت اندازه‌گیری آن‌ها کاملاً متحول شده‌اند. تکنیک‌های روز در نقشه‌برداری معدنی عبارت‌اند از:
- اسکن لیزری زمینی
- اسکن لیزری هوابرد (Lidar)
- فتوگرامتری هوابرد
- سیستم‌های هوایی بدون سرنشین (UAS)
- تصویربرداری ماهواره‌ای
علاوه بر این، امروزه نرم‌افزارهای شبیه‌ساز در نقشه‌برداری معدنی بخش مهمی از تکنیک‌های حرفه‌ای در حوزه را به خود اختصاص داده‌اند.
اسکن لیزری زمینی
نقشه‌برداری در صنعت معدن، چه در معادن روباز و چه در معادن زیرزمینی، اغلب با اسکن لیزری زمینی (TLS) همراه است. هدف اصلی در این روش، بررسی تغییرات فضایی در محیط‌های معدنی است. به دلیل چگالی بالای نقطه‌ای و دقت بالا، این تکنیک نقشه‌برداری برای نظارت بر حرکت‌های بزرگ و تغییرشکل‌ها در محیط معدن، بسیار حائز اهمیت است.
با به دست آوردن یک مجموعه بسیار دقیق یا ” ابرِ نقطه” از بردارهای سه‌بعدی، فناوری TLS حجم زیادی از اطلاعات مکانی ارزشمند را به‌صورت خودکار دریافت و پردازش اولیه می‌کند. با ترکیب Lidar و GNSS، یک مجموعه داده با مرجع جغرافیایی به دست می‌آید که شرایط را برای اندازه‌گیری تغییرات آینده فراهم می‌آورد. در استخراج معدن، از TLS برای انجام فعالیت‌های شامل موارد زیر استفاده می‌کنند:
- رصد و مستندسازی پیشرفت‌های حاصل در عملیات معادن زیرزمینی
- اندازه‌گیری سطح امنیت سایت‌های معدنی برای کارمندان
- رصد تغییر شکل در فیزیک معدن
- محاسبه حجم‌های معدنی
- آماده کردن شواهد جانبی (برای مواقعی که حادثه‌ای در معدن رخ می‌دهد)
- کمک به ارتقاء امنیت و حفاظت از اموال معدن
اسکن لیزری هوابرد
روش دیگر برای اندازه‌گیری مساحت معدن، اسکن لیزری هوابرد است (Airborne Lidar). استفاده از پلتفرم‌های هوابرد باسرنشین و بدون سرنشین، دستیابی به داده‌ها را در شرایط چالش‌برانگیز ممکن می‌سازد. این روش فرصت‌های جدیدی را در صنعت معدن تعریف کرد، چراکه امکان برداشت میلیون‌ها نقطه در هر کیلومترمربع را فراهم آورده است.
این تراکم فوق‌العاده، یک مجموعه داده باارزش با فرمت مدل دیجیتال زمین (DTM) یا مدل دیجیتال ارتفاع (DEM) ایجاد می‌کند که در فعالیت‌هایی چون محاسبات حجم، ژئومورفولوژی و زمین‌شناسی ساختاری، تحلیل شیب و مدل‌سازی روان آب سطحی بسیار کاربرد دارد. به‌طور ویژه، در سایه دسترسی به این دقت در نقشه‌برداری، مطالعات امکان‌سنجی و اثرات زیست‌محیطی با دقت‌های بسیار بالاتری انجام می‌گیرند.
اسکن لیزری قابل‌حمل
روش جدیدتر در نقشه‌برداری معدنی، استفاده از اسکن‌های لیزری قابل‌حمل است که به‌ویژه برای محیط‌های پر چالش معدنی کاربرد دارند. روش استفاده از اسکن‌های لیزری دستی بسیار ساده است و انواع این اسکنر‌ها بسیار سبک هستند و حتی می‌توان آن‌ها را در قالب برنامه‌ای بر روی گوشی همراه نقشه‌بردار نصب کرد.
اسکنرهای قابل‌حمل ابزارهایی کاربردی برای بررسی تونل‌های معدنی و فعالیت‌هایی چون اندازه‌گیری حجم انبار یا ردیابی پیشرفته و مدیریت تغییرات هستند. بسیاری از این اسکنرهای قابل‌حمل، از الگوریتم مکان‌یابی و نقشه‌برداری هم‌زمان (SLAM) بهره می‌برند- یک فناوری رباتیک که اسکنر را قادر می‌سازد تا با استفاده از هندسه محیط، داده‌های اسکن‌ها را با دقت بسیار بالاتری ذخیره کنند.
فتوگرامتری هوایی
طی چند دهه گذشته، نقشه‌برداری هوایی رویکردهای عملیات معدنی را کاملاً تغییر داده و انقلابی در اکتشافات معدنی ایجاد کرده است. فتوگرامتری هوایی روشی برای نقشه‌برداری از گودال‌ها و اندازه‌گیری دقیق حجم ذخایر، با تأکید ویژه بر مدل‌سازی و نظارت سه‌بعدی، است.
برای مثال، داده‌های حاصل از فتوگرامتری هوایی برای ایجاد مدل‌های دیجیتال زمین (DTM)، تصاویر جغرافیایی ارجاع شده و نقشه‌های توپوگرافی استفاده می‌شوند. همچنین، از تصاویر حاصل از این روش می‌توان در پردازش خودکار و تولید مدل‌های DEM استفاده کرد.
سیستم‌های هوایی بدون سرنشین (UAS)
همراه با تغییرات بنیادی ایجادشده در صنایع مختلف و متأثر از رشد همه‌جانبه فناوری، حرفه نقشه‌برداری معدنی نیز به‌کلی متحول شده است. در یک دهه اخیر، استفاده از پهبادها در نقشه‌برداری بسیار رواج پیداکرده است و شرکت‌های معدنی در تمام فعالیت‌های خود از این محصول فناوری بهره می‌برند.
پهبادهای نقشه‌برداری به دوربین‌های دیجیتالی مجهز هستند که بهترین تصاویر هوایی را از گوشه گوشه سایت‌های معدنی برداشت و گزارش می‌دهند. ابرهای نقطه‌ای و مدل‌های سه‌بعدی حاصل از تصویربرداری‌های پهبادها در تولید عکس‌های ارتوفوتوی به کار می‌روند.
از داده‌ها و عکس‌های استخراج‌شده برای پیش‌بینی وضعیت معدن و پتانسیل‌های توسعه آن، نظارت بر تغییرات و محاسبه حجم‌های مختلف معدنی استفاده می‌شوند. این اطلاعات به‌ویژه در ارتقاء سطح ایمنی کارکنان در محیط معدن کاربرد دارند.
تصاویر ماهواره‌ای
بخش قابل‌توجهی از اطلاعات زمین‌شناسی، از فضا مخابره می‌شوند. تصاویر ماهواره‌ای ابزارهایی اساسی در پشتیبانی تحقیقات شناسایی و کشف سایت‌های معدنی هستند. با کمک دقت بالایی که در عکس‌های ماهواره‌ای وجود دارد، تشخیص الگوهای زمین‌شناختی ممکن می‌شود و از این طریق، شرکت‌های معدنی با مستندات بیشتری به پیکار ریسک می‌روند.
متناظر با پوشش بین‌المللی، تصویربرداری هوایی روشی امن و ارزان برای به دست آوردن اطلاعات از هر نوع محیط معدنی با هرگونه دسترسی است. به‌طور ویژه، تغییرات ارتفاع و وسعت معادن روباز با دقت بسیار بالایی توسط تصاویر ماهواره‌ای اندازه‌گیری می‌شوند.
با ترکیب قدرت بالای عکس‌برداری ماهواره‌ای ، روش‌های پردازش تصویر و هوش مصنوعی، تصویر شفافی از منطقه عملیاتی حاصل می‌شود. درنهایت، در بازه‌های زمانی مختلف از محیط معدنی عکس‌برداری می‌شود تا تأثیر آب‌وهوا بر فیزیولوژی منطقه شناسایی شود.
نرم‌افزارهای پردازش در صنعت معدن
در سال‌های اخیر، طیف گسترده‌ای از راه‌حل‌های نرم‌افزاری نوآورانه وارد فعالیت‌های برنامه‌ریزی و نقشه‌برداری معدنی شده‌اند. به‌عنوان‌مثال، نرم‌افزار معدنی بنتلی[۳] از داده‌ها و عکس‌های زمینی و هوایی استفاده می‌کند تا مدل‌های سه‌بعدی واضحی از سایت معدن تولید کند.
ازجمله شرکت‌ها و نرم‌افزارهای معدنی فعال در نقشه‌برداری و زمین‌شناسی معدنی، موارد زیر شاخص‌اند:
- Leica Geosystems
- Hexagon Mining
- Topcon
- ۳Dsurvey
- Trimble
جمع‌بندی:
سال‌های آتی، روزهای نفوذ همه‌جانبه فناوری در رگه‌های حیاتی تمام صنایع ازجمله معدن خواهند بود. امکان‌سنجی‌ها در آینده‌ای نه‌چندان دور کاملاً هوشمند خواهند شد و خطای انسانی کم‌کم از معادلات حذف می‌شود. بااین‌حال، مواد معدنی نیز در حال کاهش‌اند و در آینده، یکی از اصلی‌ترین دغدغه‌های معادن یافتن پتانسیل‌های جدید با قبول پایین‌ترین ریسک‌ها است.
استفاده از فناوری‌های جدید و دیجیتالی‌کردن اجزای معدن، نیازمند تغییراتی اساسی در ساختارهای مدیریتی و ورود نوآوری و ذهنیت حل مسئله به سطوح بالای تصمیم‌گیری است. زمین‌شناسی و نقشه‌برداری دو ابزار مهم در امکان‌سنجی پروژه‌های معدنی هستند که باید بیشتر از عملیات معدنی دیگر، بر روی آن‌ها سرمایه‌گذاری شود.
کلمات کلیدی:
زمین‌شناسی معدنی – نقشه‌برداری معدنی – ژئوشیمیایی – امکان‌سنجی – ذخایر معدنی – ژئوفیزیک – ریسک – سرمایه‌گذاری
[۱] Surveyors
[۲] Dial
[۳] Bentley
