FALLSTUDIE KANSANSHI
INSAR-TECHNOLOGIE REDUZIERT DIE ERDRUTSCHVERLAGERUNG IM KANSANSHI-STOLLEN UM 50 %
Die Kansanshi-Mine in Sambia gilt als Afrikas größter Tagebau für Gold und Kupfer. Angesichts von Gruben, die sich über bis zu 3 km erstrecken und in einer geologisch komplexen Umgebung aus Dolomit, Marmor und Schiefergestein liegen, ist die Hangstabilität für den sicheren und effizienten Betrieb der Mine von entscheidender Bedeutung. First Quantum Minerals Ltd. (FQML) hat durch den Einsatz fortschrittlicher interferometrischer Synthetic-Aperture-Radar-Technologie (InSAR) eine bemerkenswerte Reduzierung der Hangverschiebungen um 50 % erreicht.
Risiken und Schwerpunkt auf Hangstabilität im Bergwerk Kansanshi.
Die häufigen Hanginstabilitäten im Bergwerk Kansanshi waren auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, darunter erodiertes Material, hoher Wasserdruck und strukturelle Schwankungen im Gestein. Diese Umstände erhöhten das Risiko von Erdrutschen, die zu Betriebsstörungen führen und die Sicherheit der Arbeiter gefährden konnten. Die Gewährleistung der Stabilität in kritischen Bereichen wie dem oberen Hangabschnitt von M15 wurde für FQML zur obersten Priorität.
Abgetragenes Material: Die anhaltende Erosion schwächte die Stabilität der Hänge und erhöhte damit die Gefahr von Erdrutschen.
Hoher Wasserdruck: Die Ansammlung von Wasser an den Hängen erhöhte den Porendruck und trug zur Instabilität des Geländes bei.
Strukturelle Unterschiede: Die komplexe Geologie aus Dolomit, Marmor und Schiefergestein stellte die Aufrechterhaltung der Hangstabilität vor zusätzliche Herausforderungen.
Details
Branche: Bergbau
Anwendungsfall:
Produkt:
Innovative frühzeitige Bodenüberwachung mit InSAR
Als Reaktion auf diese Herausforderungen führte FQML im Jahr 2021 die von SkyGeo bereitgestellte InSAR-Technologie ein, um Bodenbewegungen effektiver zu überwachen und zu verwalten. Das InSAR-System nutzt interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur, um hochauflösende Bilder des Geländes zu erstellen, wodurch sich selbst kleinste Verschiebungen, die auf künftige Unregelmäßigkeiten hindeuten könnten, präzise erkennen lassen.
Der Einsatz von InSAR hat sich erheblich auf die Sicherheit und die Betriebskosten des Bergwerks Kansanshi ausgewirkt. Durch die kontinuierliche Datenerfassung und -analyse hat SkyGeo Frühwarnungen herausgegeben, die es dem geotechnischen Team von FQML ermöglicht haben, Risiken proaktiv zu mindern.
Die Überwachung erfolgte mit den folgenden Methoden (linkes Bild): Sichtprüfungen, bodengestützte Radarsysteme, robotergesteuerte Totalstationen (rote Rauten), Prismen mit Totalstationen (schwarze Rauten) und Piezometer (umgekehrte blaue Dreiecke). InSAR wurde ab 2021 eingesetzt, um die bestehenden bodengestützten Systeme vierteljährlich zu ergänzen und einen größeren Bereich abzudecken (rechtes Bild). Die Häufigkeit wurde auf monatlich geändert, als eine Warnung für die M15-Mauer ausgegeben wurde, und auf alle 11 Tage erhöht, als InSAR zu einem wichtigen Überwachungsinstrument wurde.
Die wichtigsten Vorteile von InSAR in Kansanshi
Risikominderung: Die Fähigkeit, minimale Verschiebungen zu erkennen, hat frühzeitige Maßnahmen ermöglicht und so das Risiko größerer Erdrutsche verringert.
Kostenoptimierung: Durch Erdrutschprävention und frühzeitige Maßnahmen konnten die Kosten für Reparaturen und Ausfallzeiten gesenkt werden.
Verbesserte Arbeitssicherheit: Durch die Sicherung der Hangstabilität wurde eine sicherere Arbeitsumgebung für die Minenarbeiter geschaffen.
Erkenntnisse aus InSAR-Analysen treiben die Umsetzung proaktiver Lösungen voran
Dank der von InSAR ausgegebenen Warnmeldungen konnte FQML wirksame Lösungen wie die Installation von horizontalen Abflusskanälen und Entlastungsbrunnen zur Verringerung des Wasserdrucks an den Hängen umsetzen. Darüber hinaus hat die Antares-Plattform von SkyGeo die Priorisierung von Hochrisikogebieten mithilfe farbcodierter Risikostufen erleichtert, was eine schnelle Auswertung und Reaktion durch das geotechnische Team ermöglicht.
Echtzeitüberwachung und Warnmeldungen
Mitte 2022 zeigten Daten von InSAR fortschreitende Verschiebungen entlang der Westseite des M15-Hangs mit Geschwindigkeiten von bis zu -101 mm/Jahr. Diese Verschiebungen bildeten ein kreisförmiges Senkungsmuster, das auf einen möglichen Hangrutsch hindeutete. Dank der Echtzeitüberwachung konnte FQML umgehend eingreifen, um eine potenzielle Katastrophe abzuwenden.
Greifbare Ergebnisse
50 % weniger Verschiebungen: Durch den Einsatz von InSAR konnten die Hangbewegungen deutlich reduziert werden, was die allgemeine Stabilität des Bergwerks verbessert hat.
Vermeidung von Betriebsunterbrechungen: Dank der Fähigkeit, Risiken zu erkennen und zu mindern, konnte der Bergbaubetrieb ohne größere Unterbrechungen aufrechterhalten werden.
Gestärktes Vertrauen in den Betrieb: Die Technologie hat das Vertrauen von FQML in seine Risikomanagementstrategien und die Sicherheit seiner Anlagen gestärkt.
Topografische Vermessungen ermöglichten eine weitere Beurteilung der Lage, und nachfolgende Aktualisierungen und Konsultationen führten dazu, dass wir uns auf diese Bereiche konzentrierten. Von diesem Zeitpunkt an wurden die topografischen Vermessungen in diesem Teil des Geländes intensiviert. Die Zeitleiste veranschaulicht den Ablauf der Ereignisse von Juni 2022 bis November 2022 sowie das positive Ergebnis. All dies wurde durch die proaktiven Maßnahmen ermöglicht, die unter Anleitung von SkyGeo und InSAR umgesetzt wurden.
Bedeutende Fortschritte im Bereich des Risikomanagements im Bergbau
Der Einsatz der InSAR-Technologie und die Zusammenarbeit mit den InSAR-Experten von SkyGeo haben für First Quantum Minerals Ltd. im Bergwerk Kansanshi einen entscheidenden Wendepunkt markiert. Durch die Bereitstellung zuverlässiger, hochauflösender Daten zu Bodenbewegungen hat InSAR ein proaktives Management der mit Hanginstabilität verbundenen Risiken ermöglicht und damit die Sicherheit der Mitarbeiter sowie die Kontinuität des Bergbaubetriebs gewährleistet.Um mehr über fortschrittliche geotechnische Überwachungslösungen und Risikomanagementtechnologien zu erfahren, besuchen Sie unsere Website und lesen Sie unsere Artikel zur InSAR-Technologie.
Fallstudien aus dem Bergbau
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Kalibergbauunternehmen
Dank des ganzheitlichen Ansatzes von SkyGeo zum Management geotechnischer Risiken kann der Kunde nun Senkungen so früh wie möglich erkennen und die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Einbruchs, der zu einem Deichbruch führen würde, minimieren.
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Kupfermine Kansanshi
Stabilisierung von Bewegungen der Tagebauwand, die durch InSAR mithilfe horizontaler Drainagen erfasst wurden
Häufig gestellte Fragen
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InSAR wird zur Überwachung von Verformungen in Tagebaugruben, Abraumhalden, Absetzbecken und der umliegenden Infrastruktur eingesetzt. Es bietet eine großflächige Zeitreihen-Sichtbarkeit, die die Überwachung vor Ort ergänzt und den Teams hilft, zu verstehen, wo sich Bewegungen verändern und wo Aufmerksamkeit erforderlich ist.
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Ja – wenn sie richtig interpretiert werden. Zeitreihentrends können subtile Veränderungen aufzeigen, die auf sich verändernde Bedingungen hindeuten können. Eine fachkundige Interpretation ist wichtig, um Signale von Rauschen zu unterscheiden und zu verstehen, welche Muster für geotechnische Risiken von Bedeutung sind.
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Nein. InSAR ergänzt die bodengestützte Überwachung und Inspektion. Es kann dabei helfen, Prioritäten für die Untersuchung festzulegen und einen breiteren Kontext im Zeitverlauf zu bieten, aber Entscheidungen sollten mehrere Datenquellen und das technische Urteilsvermögen einbeziehen.
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InSAR bietet eine großflächige, zeitliche Sichtbarkeit der Oberflächenverformung über das gesamte Bergwerksgelände hinweg – einschließlich Gruben, Halden und Abraumhalden. Bei korrekter Interpretation hilft es dabei, zu erkennen, wo sich Bewegungen im Laufe der Zeit verändern, sodass Teams Prioritäten für Inspektionen, Überwachungsressourcen und Maßnahmen zur Schadensminderung setzen können.
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InSAR kann dabei helfen, Verformungstendenzen in TSFs und im umliegenden Boden zu charakterisieren und zu quantifizieren, was eine frühzeitige Erkennung und Priorisierung unterstützt. Da TSFs Anlagen mit hohem Risiko sind, sollten die Ergebnisse von Spezialisten interpretiert und mit der Standortüberwachung und dem geotechnischen Kontext integriert werden, um sichere Entscheidungen zu unterstützen.
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Frühwarnung bedeutet, abnormale Bewegungsmuster oder Trendänderungen frühzeitig zu erkennen, um eine genauere Überprüfung oder zusätzliche Untersuchungen vor Ort anzustoßen. Eine praktische Frühwarnung hängt von einem standortspezifischen Rahmen ab: Basiswerte, Schwellenwerte und Experteninterpretationen – nicht von einer einzigen universellen Zahl oder Karte.
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Reine Datenausgaben können leicht falsch interpretiert werden, insbesondere in komplexen Bergbauumgebungen. SkyGeo kombiniert InSAR-Daten mit geotechnischem Fachwissen, Qualitätskontrollen und Interpretationsworkflows, um Messungen in klare, risikobewusste Erkenntnisse umzuwandeln, die Entscheidungen und sichere Abläufe unterstützen.
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Die Satellitenüberwachung unterstützt TSF-Sicherheitsprogramme, indem sie konsistente, unabhängige Beobachtungen von Verformungsmustern im Zeitverlauf liefert. Sie hilft dabei, die Sorgfaltspflicht nachzuweisen, unterstützt Prüfpfade und kann Trends aufzeigen, die eine genauere Untersuchung rechtfertigen. Wichtig ist, dass das Risikomanagement von TSF von der Interpretation abhängt – dem Verständnis, welche Bewegungen zu erwarten sind, was abnormal ist und wie Veränderungen mit den Standortbedingungen und betrieblichen Maßnahmen zusammenhängen. Die Satellitenüberwachung ist am effektivsten, wenn sie in einen Governance-Rahmen eingebettet ist: Schwellenwerte, Verantwortlichkeiten, Validierungsschritte und klare Eskalationswege.
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Die Satellitenüberwachung kann Verformungstrends erkennen, die auf sich ändernde Bedingungen hinweisen können, sollte jedoch nicht als einfaches Instrument zur „Ausfallvorhersage“ betrachtet werden. Ausfälle von Abraumhalden sind komplex und hängen oft von mehreren miteinander interagierenden Faktoren ab. Satellitendaten sollten verantwortungsbewusst als Frühwarn- und Screening-Instrument eingesetzt werden: Veränderungen erkennen, Trendverhalten und Unsicherheiten bewerten und dann mit technischem Urteilsvermögen und ergänzender Überwachung untersuchen. Übermäßiges Vertrauen in Rohdaten kann gefährlich sein; für entscheidungsrelevante Erkenntnisse sind eine Validierung durch Experten und der Kontext erforderlich.
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Typische Parameter sind die Verschiebung im Zeitverlauf (Zeitreihen), die Geschwindigkeit (Bewegungsrate), die Beschleunigung (Änderung der Rate) und räumliche Muster wie unterschiedliche Bewegungen innerhalb der Struktur und ihrer Umgebung. Der Kontext ist wichtig: Bewegungsrichtung relativ zur Geometrie des Damms, Korrelation mit betrieblichen Veränderungen und Konsistenz über die Messpunkte hinweg. Überwachungsprogramme verfolgen auch Unsicherheiten und Datenqualität, damit die Interpretation zuverlässig bleibt. Das Ziel besteht nicht darin, „Punkte zu sammeln“, sondern bedeutende Veränderungen frühzeitig zu erkennen und klare Eskalationsentscheidungen zu unterstützen.