Vermessung eines Bunkerhohlraums mit dem GeoSLAM ZEB Horizon

Messumgebung

Das Messobjekt befindet sich im Bergwerksbetrieb Hattorf/Wintershall der Firma K+S Minerals and Agriculture GmbH. Dabei handelt es sich um einen sogenannten Bunkerhohlraum (untertägige, vertikale Förderanlage) etwa 500 m unter der Erdoberfläche mit einer Teufe (bergm. für Tiefe oder Tiefenlage) von 70 m.

Problem- & Aufgabenstellung

Es ist anzunehmen, dass der Bunkerhohlraum aufgrund von Materialanhaftungen in Folge jahrelangen Betriebs nicht mehr das ursprüngliche Speichervolumen besitzt. Die Umgebung ist staubig und es ist jederzeit mit Materialabschalung innerhalb der Förderanlage zu rechnen. Der Hohlraum ist von keiner Öffnung aus betretbar. Ein Zugang ist nur über die Einspeicheröffnungen mit einem Durchmesser von 1 m möglich.

Ziel ist ein möglichst hochauflösendes, dreidimensionales Aufmaß der Förderanlage zur Inspektion des Anlagenzustandes als Datengrundlage für den Anlagenbetreiber. Des Weiteren ist eine strenge Einhaltung aller arbeitssicherheitstechnischen Bestimmungen, bei minimalem Risiko für den Messtrupp, erforderlich.

Equipment

Eingesetzt wurde ein mobiler Laserscanner. Der GeoSLAM ZEB Horizon eignet sich mit seinen Spezifikationen hervorragend für die speziellen Bedingungen unter Tage. Das Messgerät ist damit auch für die Vermessung eines nur von oben, durch einen engen Schacht zugänglichen Bunkerhohlraums geeignet.

An einem speziellen Gestell (Cradle) wurde der Scanner montiert. Das Cradle wurde so modifiziert, dass Rotationsbewegungen beim Herunterlassen minimiert werden. Am Cradle wurde ein 50 m langes Seil befestigt, mit dem das Messsystem in die Tiefe gelassen werden konnte.

Zusätzlich waren geschulte Mitarbeiter der Grubenwehr vor Ort, die die Absicherung übernommen und ein sicheres Ablassen und Aufholen des Scanners ermöglicht haben.

GeoSLAM ZEB Horizon mit Cradle zur Vermessung eines Bunkerhohlraums

Ablauf der Messung

  1. Einfahrt ins Bergwerk mit dem Equipment
  2. Vorbereitung der Vermessung: Montage des Scanners auf dem Cradle und Montage des Seilsystems zum Herablassen und Hinaufziehen des Scanners
  3. Starten der Messung am oberen Ende der Öffnung zum Bunkerhohlraum
  4. Herablassen des Scanners, 50 m tief. Dabei läuft die Messung.
  5. Heraufziehen des Scanners, 50 m hoch. Dabei läuft die Messung
  6. Beenden des Scanvorgangs am oberen Ende der Öffnung zum Bunkerhohlraum
  7. Auffahrt aus dem Bergwerk und Auswertung der Scandaten im Büro

Ablauf der Auswertung

Die Scandaten wurden im Anschluss an die Vermessung mit der Software GeoSLAM HUB prozessiert. Die Prozessierung der Rohdaten, das heißt die Berechnung der Punktwolke aus den Daten des Lasersensors und der IMU, erfolgt weitestgehend automatisiert. Für den Fall, dass ein Scan nicht automatisch prozessiert wird (z. B. weil wenige geometrische Veränderungen im Objektraum zu finden sind), können die Schwerpunkte des SLAM-Algorithmus durch die Anpassung verschiedener Parameter beeinflusst werden. Nach erfolgreicher Prozessierung liegt nun eine fertige Punktwolke vom Bunkerhohlraum im *.laz-Format vor. Alle anderen gängigen Punktwolkenformate lassen sich mit geringem Aufwand ebenfalls exportieren.
Da der Scanner nur linear am Seil abgelassen werden konnte, verschatten die Aufschüttungen kleinere Bereiche im Innern des Hohlraums.

Ergebnisse

Das Ergebnis dieser Vermessung ist beachtlich. Dieser für den Menschen nicht zugängliche Hohlraum konnte mit Hilfe des GeoSLAM ZEB Horizon erfolgreich vermessen werden. Die Punktwolke dokumentiert die Ausmaße des Hohlraums entsprechend den Anforderungen. Weitere Einsätze mit dem GeoSLAM ZEB Horizon mit ähnlichen Zielstellungen befinden sich bereits in Planung und Umsetzung.

 

 

Fazit

Im Anschluss an diesen erfolgreichen Test entschied sich die Firma K+S Minerals and Agriculture GmbH zum Kauf eines unserer mobilen Scanning-Systeme. Wir waren mit der K+S Minerals & Agriculture GmbH und dem mobilen 3D-Laserscanner GeoSLAM ZEB-Horizon anschließend in einem Bergwerk unterwegs. Vor Ort gaben wir den Mitarbeitern von K+S eine Einweisung im korrekten Umgang mit dem 3D-Scanner und betrachten anschießend die 3D-Daten im Büro:

 

 

 

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