Una revisión de la aplicación de la tecnología GPS en la exploración y el desarrollo de recursos minerales

(Centro de información sobre bienes raíces y recursos territoriales de Chongqing, Chongqing, 400015)

La tecnología GPS se ha utilizado ampliamente en la recopilación de datos, el posicionamiento, la navegación y la medición en diversas industrias. Con la implementación de la "Geoingeniería Dorada", la aplicación de la tecnología GPS en la exploración y el desarrollo de recursos minerales alcanzará un nuevo clímax para construir un nuevo sistema de gestión de "mirar al cielo y la tierra en línea". Por lo tanto, sobre la base de discutir la aplicación de la tecnología GPS en varios aspectos de la exploración y el desarrollo de recursos minerales, este artículo analiza los problemas existentes en la aplicación y espera las perspectivas de aplicación de la tecnología GPS en la exploración y el desarrollo de recursos minerales.

Palabras clave: GPS; recursos minerales; aplicación; resumen

El GPS se utiliza ampliamente en estudios de cambios de terreno, inventarios de recursos, monitoreo de deformaciones por deslizamientos de tierra, monitoreo en tiempo real de grandes desplazamientos de estructuras, terrenos. monitoreo de hundimientos, topografía inmobiliaria, así como toda recopilación de datos exteriores, posicionamiento, navegación, topografía, etc. Dado que la exploración de recursos minerales, la delimitación de áreas mineras y la determinación del tamaño de los yacimientos requieren mediciones de punto fijo, la tecnología GPS se puede utilizar para mejorar la eficiencia del trabajo. Los "Requisitos técnicos para la investigación de prospecciones minerales estratégicas" formulados por el Servicio Geológico de China también exigen claramente que se utilice GPS para puntos fijos, posicionamiento y mediciones durante el mapeo, la exploración y la inspección geológica de minerales.

El 5 de abril de 2006 se celebró en Beijing la primera conferencia de ciencia y tecnología desde la creación del Ministerio de Tierras y Recursos. La conferencia consideró el desarrollo de tecnología de estudio y monitoreo de recursos y la implementación de "ingeniería de metales y suelos" como tareas importantes, que desencadenarán un clímax de aplicación generalizada de la tecnología GPS en la gestión de tierras y recursos. Por lo tanto, este artículo discutirá la aplicación, los problemas existentes y las perspectivas de aplicación de la tecnología GPS en diversos aspectos de la exploración y el desarrollo de recursos minerales.

1 Aplicación de la tecnología GPS en la exploración y desarrollo de recursos minerales

1.1 Ubicación de perforación

Aplicar la tecnología GPS al posicionamiento de perforación de plataformas de perforación es mucho más ventajoso. al control visual del operador. Es decir, al instalar GPS y software relacionado para la guía de perforación, puede conocer la ubicación y las condiciones de perforación en cualquier momento. La aplicación del GPS en el posicionamiento de perforación puede reducir el trabajo de medición en el sitio, crear condiciones para mejores diseños de voladuras y hacer que los pozos sean más precisos y más cortos. Los datos de perforación se pueden proporcionar directamente al camión de carga; también se puede evitar la perforación excesiva o insuficiente.

1.2 Monitoreo y programación de equipos de vehículos

Para una gran área minera, es necesario conocer la ubicación y la información de estado de los camiones, palas eléctricas y otros equipos en cualquier momento para monitorear y despacho. Al utilizar el método de despacho manual tradicional, es difícil para los despachadores comprender dinámicamente la ubicación y el estado de todas las palas eléctricas en el sitio, y es difícil realizar un despacho óptimo. Por lo tanto, el despacho y el mando son extensos, lo que dificulta utilizar plenamente la eficiencia de los equipos de minería y transporte a gran escala y aprovechar el potencial de producción. Mediante el GPS, la elevación de la carretilla elevadora se puede determinar con precisión en cualquier momento, lo que permite a los trabajadores descubrir inmediatamente si la carretilla elevadora está trabajando en la ubicación correcta.

En el área minera, después de instalar el GPS en el automóvil, el gerente puede conocer la ruta del automóvil en toda el área minera en cualquier momento, verificar si la posición de descarga del automóvil es correcta y comprender la velocidad y despachar el coche. El establecimiento de un sistema de transporte inteligente basado en tecnología GPS/GIS puede lograr una programación óptima con la cantidad mínima de camiones y palas bajo ciertas condiciones de volumen de minería, mejorando en gran medida la eficiencia de las operaciones mineras. El sistema puede recopilar una amplia gama de datos a través de terminales montados en el vehículo (equipos de recepción de GPS, equipos de control de comunicaciones, etc.). ) se instala en camiones, palas y otras herramientas, y luego transmite datos a una computadora central en tiempo real a través de comunicación inalámbrica. La computadora central puede calcular y formular rápidamente un plan de despacho basado en datos de la mina (plan de operación, red de carreteras) y, al mismo tiempo, enviar instrucciones de despacho al equipo de envío para lograr un despacho óptimo.

1.3 Cálculo de pilas de minerales en superficie

Los materiales minerales y los combustibles son activos importantes de las empresas mineras metalúrgicas a gran escala, por lo que es necesario medir el volumen y el peso de dichos activos. Dado que los materiales minerales y los combustibles generalmente están ampliamente distribuidos (desde unos pocos kilómetros cuadrados hasta decenas de kilómetros cuadrados), no sólo sus formas son complejas, sino que su acceso instantáneo varía enormemente, lo que plantea grandes dificultades para la evaluación de activos. La medición de volumen en el país y en el extranjero utiliza principalmente fotogrametría aérea, estereometría terrestre y escaneo láser con equipos de portal. Sin embargo, debido a las limitaciones de estos métodos, como equipos costosos, condiciones de medición elevadas, precisión insatisfactoria y ciclos de medición largos, la promoción y aplicación de estos métodos están restringidas. Aunque el método de cálculo rápido tridimensional que combina una estación total electrónica con una computadora es preciso, rápido y flexible, requiere más mano de obra y recursos materiales y lleva mucho tiempo.

La tecnología GPS-RTK es un método para determinar las coordenadas tridimensionales del punto medido. Para realizar mediciones GPS-RTK se requiere al menos una estación de referencia y una estación móvil. La estación móvil puede determinar rápidamente la ubicación del punto de medición al recibir parámetros de corrección y señales directas de satélite enviadas por la estación de referencia. La práctica ha demostrado que la aplicación de la tecnología GPS-RTK para calcular los recursos minerales de la superficie tiene las ventajas de precisión, flexibilidad, velocidad y ahorro de dinero, tiempo y esfuerzo. Al mismo tiempo, la combinación de la tecnología GPS-RTK y la tecnología de radar geológico también puede calcular eficazmente las reservas minerales subterráneas poco profundas.

1.4 Monitoreo Ambiental Minero

Problemas ambientales que a menudo ocurren en la exploración y desarrollo de recursos minerales, como la contaminación del agua y del suelo, la contaminación del aire (contaminación por polvo y gases tóxicos y nocivos) , contaminación acústica, contaminación lumínica, contaminación por radiación y otros peligros ambientales, invasión y destrucción de recursos terrestres, recursos hídricos, bosques, pastizales y otros recursos ambientales naturales que causan erosión del agua y del suelo, erosión del suelo, desertificación de la tierra, daños al paisaje geológico y otros; daños al medio ambiente geológico; inducción de colapsos, deslizamientos de tierra, flujos de escombros, desastres geológicos del suelo como grietas, hundimientos del suelo, hundimientos del suelo, ruptura de orillas de ríos, intrusión de agua de mar, etc. Con el desarrollo de la industria minera, la contaminación ambiental causada por la minería es cada vez más grave. Para las grandes áreas mineras, es necesario no solo monitorear continuamente el medio ambiente, sino también administrar de manera efectiva y procesar rápidamente diversos datos de monitoreo para que se puedan tomar contramedidas de manera oportuna. La combinación de GPS y GIS forma un sistema de análisis y monitoreo ambiental que puede monitorear y procesar el medio ambiente en cualquier momento. Varios sensores ambientales (como espectrómetros instantáneos, radiómetros infrarrojos, termómetros, medidores de pH, medidores de ruido, etc.) se combinan con receptores GPS. Los datos recopilados por los sensores se ingresan en la base de datos junto con los datos del GPS y los datos de monitoreo. son visualizados y analizados por SIG. Esto no solo facilita la organización y gestión de los datos de seguimiento, sino que también facilita el análisis de los datos de seguimiento para comprender su alcance de influencia y patrones de desarrollo, y proporciona una base para la toma de decisiones para una mayor predicción, prevención y reducción de desastres.

1.5 Prospección geofísica y geoquímica

En la prospección geoquímica es necesario establecer una red de medición para mediciones geoquímicas del suelo, determinar puntos de muestreo en sedimentos de ríos y determinar la ubicación de rocas. medidas. El método de colocación de la red de medición convencional consiste en que los topógrafos primero hacen un control y una línea de base, y luego usan brújulas y cuerdas de medición para diseñar la red de medición. El posicionamiento de los sedimentos y rocas del río a menudo se basa en mapas y marcadores topográficos. Los métodos convencionales requieren mucho tiempo y trabajo, y el trabajo es difícil. Si se utiliza tecnología GPS para la medición, se puede omitir el enlace de medición de control, ahorrar tiempo de medición, reducir los requisitos de las condiciones de medición y reducir la intensidad del trabajo. De manera similar, para la medición de la gravedad en estudios geofísicos regionales, la medición tradicional de la elevación del punto de gravedad utiliza altimetría barométrica y métodos de fotografía aérea, que no solo es complejo de operar, sino que también requiere una gran carga de trabajo y baja precisión. El uso de la tecnología GPS no sólo puede mejorar la precisión de los puntos de medición y reducir la intensidad del trabajo, sino también resolver el problema del difícil posicionamiento visual en condiciones de mala visibilidad.

1.6 Monitoreo de la deformación

La minería del área minera inevitablemente causará movimiento superficial y deformación del área minera, como el desplazamiento, inclinación y asentamiento de edificios y estructuras, el impacto general. hundimiento del área minera, etc., por lo que es necesario monitorear la deformación del área minera. Las técnicas de monitoreo convencionales consisten en monitorear el asentamiento de los cimientos mediante nivelación; el desplazamiento y la inclinación general de los cimientos se monitorean mediante triangulación. Dado que los objetos que se monitorean suelen tener grandes dimensiones geométricas, entornos de monitoreo complejos y altos requisitos técnicos, el monitoreo con tecnologías convencionales no sólo requiere mucho tiempo y mano de obra, sino que también tiene un bajo grado de automatización. La tecnología GPS tiene las ventajas de un alto grado de automatización continua, en tiempo real y desempeña un papel importante en el monitoreo de la deformación que no puede ser igualado por la medición tradicional.

Existen dos métodos principales para el monitoreo de deformaciones por GPS en áreas mineras. Una es implementar periódicamente receptores GPS en puntos de monitoreo para monitorear la deformación, procesar los datos en etapas y realizar análisis de deformación basados ​​en datos de monitoreo de múltiples períodos. El segundo es la aplicación de monitoreo GPS en tiempo real, es decir, colocar un receptor GPS en el punto de monitoreo de deformación para el monitoreo GPS durante todo el día. También puede medir varios períodos de tiempo todos los días según la situación real y transferirlos directamente. los datos de observación al software de cálculo GPS para calcular el cambio de línea de base y la cantidad de cambio de coordenadas tridimensionales. La práctica ha demostrado que la medición GPS en tiempo real puede monitorear la deformación no lineal de la superficie y establecer con precisión un modelo de movimiento dinámico del movimiento de la superficie.

1.7 Delimitación de áreas mineras

En la gestión de recursos minerales, muchas veces es necesario delimitar el alcance de las áreas mineras. Para evitar disputas en el área minera, es necesario medir con precisión las coordenadas del punto de inflexión en el área minera. Dado que la mayoría de las áreas mineras son remotas y tienen condiciones de terreno complejas, el uso de métodos de medición tradicionales requiere mucho tiempo y es laborioso. El uso de tecnología GPS para la medición puede reducir una gran cantidad de mano de obra y mejorar la eficiencia del trabajo.

En términos generales, el posicionamiento GPS de un solo punto está dentro del rango de 30 m ~ 100 m. Aunque es simple y fácil de operar, la precisión del posicionamiento es demasiado baja y no puede cumplir con los requisitos de posicionamiento. Aunque las mediciones estáticas del GPS tienen una alta precisión, es difícil encontrar puntos de control conocidos. En términos relativos, utilizar un sistema de medición GPS portátil es más conveniente para las operaciones de campo y tiene las características de un tiempo de observación corto, alta precisión y sin necesidad de inspección visual.

La medición portátil incluye sistemas de estaciones de referencia y sistemas móviles. Generalmente, el sistema de estación de referencia se ubica en la oficina, la antena se coloca en el techo y el sistema móvil se mueve con el punto medido. El principio básico es que el sistema de estación de referencia y el sistema móvil observan simultáneamente las señales de fase portadora de los satélites GPS y utilizan el principio de posicionamiento diferencial para eliminar los errores causados ​​por la ionosfera y la troposfera, mejorando así la precisión de las mediciones. Utilice software aleatorio para resolver los parámetros de conversión de líneas base y coordenadas para obtener las coordenadas del punto a medir. La práctica ha demostrado que el sistema de medición GPS portátil puede alcanzar una precisión de posicionamiento de 0,5 m dentro de un rango de 30 km, cumpliendo plenamente con los requisitos para la demarcación del área minera.

1.8 Establecimiento de la red de control del área minera

La red de control del área minera es la base para el estudio, la exploración, el diseño y la construcción de producción del área minera. El uso de la tecnología GPS para diseñar redes de control de minas no solo tiene una alta precisión, sino que también tiene una precisión de distribución de puntos uniforme; la red de control GPS básicamente no está limitada por la longitud de los lados, y las longitudes de los lados pueden variar mucho. Flexible que las redes de triangulación convencionales, y no requiere comunicación entre puntos. Las investigaciones muestran que el uso de la tecnología GPS para establecer una red de control de aviones solo requiere el 40%, 265, 438+0% del tiempo de operación y el 35% de los fondos operativos de una red de control de medición normal al mismo nivel.

1.9 Levantamiento Hidrogeológico

En el levantamiento hidrogeológico de zonas mineras es necesario determinar la ubicación de cada punto de medición. Usar una brújula y características del terreno para determinar un punto no es efectivo, pero usar un GPS portátil para medir el punto puede mejorar en gran medida la precisión del mismo. La práctica ha demostrado que cuando se utilizan receptores GPS portátiles en estudios hidrogeológicos, la precisión del posicionamiento de un solo punto se puede controlar dentro de los 5 m, satisfaciendo plenamente las necesidades de trabajo y resolviendo el problema de precisión puntual del mapeo geológico en diferentes terrenos y condiciones difíciles.

1.10 Estudios y cartografía geológica

Estudios geológicos y cartográficos, estudios geofísicos, estudios químicos, estudios de ingeniería geológica, etc. Es necesario en la exploración geológica. Los equipos de medición tradicionales utilizan principalmente estaciones totales, brújulas, cuerdas de medición, etc. La intensidad del trabajo de los topógrafos es alta y la eficiencia del trabajo es baja. La aplicación de GPS ha mejorado enormemente la eficiencia de la topografía y la cartografía, especialmente la combinación de GPS portátil y software de topografía y cartografía. No sólo los datos recopilados en el campo se pueden descargar fácilmente desde el receptor, sino que también se pueden importar datos SIG. el receptor para facilitar el trabajo de campo.

Además, la tecnología GPS también se utiliza en la penetración de minas y en el posicionamiento de pozos de ventilación de minas.

Problemas y perspectivas de aplicación de la tecnología GPS en la exploración y desarrollo de recursos minerales

2.1 Hay un problema.

(1) Aunque el GPS se usa ampliamente, debido a la financiación, el nivel técnico, la comprensión ideológica y otras razones, no se ha utilizado amplia y profundamente en la exploración y el desarrollo de recursos minerales, y su madurez de aplicación es baja. .

(2) Debido a la gran inversión para establecer una red de estaciones GPS y los altos costos de mantenimiento, la tecnología para usar redes de estaciones GPS en mi país aún es inmadura para la exploración y el desarrollo de recursos minerales todavía se utiliza principalmente tecnología RTK. , lo que requiere el establecimiento de controles cerca del punto de estudio, la construcción de una estación de referencia genera inconvenientes para el trabajo real y la precisión se distribuye de manera desigual.

(3) Dado que la exploración y el desarrollo de recursos minerales se lleva a cabo principalmente en la naturaleza, las obstrucciones del terreno y los árboles a menudo afectan la recepción del GPS, lo que también dificulta que la tecnología GPS se utilice ampliamente en la exploración. y desarrollo de la aplicación de recursos minerales.

(4) En la actualidad, aunque la aplicación de la tecnología GPS en la exploración y el desarrollo de recursos minerales se está expandiendo gradualmente, el sistema de aplicación todavía está fragmentado, sin soporte de plataforma unificada ni estándares industriales unificados.

(5) Debido al rezago en la construcción de información geográfica básica, la falta de formación de un mecanismo de buen uso y actualización, y del control de mapas electrónicos entre departamentos y regiones, ha afectado gravemente la distribución generalizada y aplicación en profundidad del GPS.

2.2 Perspectivas de aplicación

(1) Con la implementación de la ingeniería geotécnica, el establecimiento gradual de estándares industriales, la construcción de información geográfica básica y la aplicación integrada de la tecnología "3S", Lo hará La aplicación de la tecnología GPS crea un buen entorno de aplicación.

(2) Como infraestructura para la obtención de información espacial, la red de estaciones GPS tiene amplias perspectivas de aplicación. Algunas ciudades importantes de mi país han establecido sucesivamente redes de estaciones GPS. El establecimiento de redes de estaciones GPS en varios lugares promoverá aún más la aplicación de la tecnología GPS en la exploración y el desarrollo de recursos minerales.

(3) Con la mejora continua de los receptores GPS, sus tamaños son cada vez más pequeños y livianos, sus precios son cada vez más baratos y el desarrollo y utilización de software de posprocesamiento de datos, la tecnología GPS se ha vuelto cada vez más más importante en la minería. Los campos de aplicación en la exploración y desarrollo de recursos continuarán expandiéndose y desarrollándose.

(4) El uso de redes de comunicaciones móviles digitales GSM y CDMA tiene las ventajas de una amplia cobertura, alta confiabilidad del sistema y una construcción conveniente de centros de control. La combinación de GPS, GSM y CDMA se convertirá en un nuevo punto culminante en las aplicaciones de exploración y desarrollo de recursos minerales.

(5) Desarrollar una variedad de sistemas de posicionamiento, investigar y aplicar la tecnología de posicionamiento combinado GPS y GLONASS, resolver gradualmente el problema de la mala recepción de la señal GPS en condiciones complejas (como montañas y bosques) y mejorar el posicionamiento. precisión y confiabilidad, para promover la aplicación de la tecnología GPS en la exploración y desarrollo de recursos minerales.

(6) Para 2008, el sistema Galileo estará operativo. Su precisión civil puede alcanzar 1 m. Puede satisfacer la mayoría de las necesidades de posicionamiento y navegación sin procesamiento diferencial, y su uso será económico y confiable. Hacer que la tecnología de posicionamiento sea más popular en los recursos minerales. Se utiliza más ampliamente en exploración y desarrollo.

Con la implementación del “Proyecto Oro y Tierra”, la tecnología GPS jugará un papel cada vez más importante en la supervisión de tierras y recursos. Aunque todavía existen algunos problemas en la aplicación actual de la tecnología GPS, se utilizará ampliamente en la exploración y desarrollo de recursos minerales con sus propias características y ventajas técnicas.

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