شکست سد باطله معدن Brumadinho شرکت Vale در برزیل در ژانویه سال 2019، کشته شدن حداقل 206 نفر، آزاد شدن حدود 12 میلیون مترمکعب باطله در مناطق اطراف و امکان آلوده کردن طول 300 کیلومتر رود ساو فرانسیسکو را بدنبال داشته است. این موضوع باعث کاهش 24% سهام شرکت Vale معادل 19 میلیارد دلار شده است. این رخداد اهمیت پایش، نگهداری و مدیریت سدهای باطله در معادن را بیش از پیش پر رنگ کرده است.
دو علت رایج شکست سدهای باطله، نشت / فرسایش درونی* و مدیریت و نگهداری ضعیف سد باطله هستند. پهپادها روش‌هایی سریع، ساده، ایمن و ارزان برای ارزیابی این دو مشکل فراهم می‌آورند.
نشت و فرسایش درونی
معمولاً نشت و فرسایش درونی سدهای باطله را با انجام مشاهدات سطحی یا حفر چال‌هایی و استفاده از رطوبت‌سنج، پیزومترهای دیجیتال، پیزومترهای لوله ایستا و سایر تجهیزات ژئوتکنیکی می‌توان بررسی کرد. این روش‌های دستی، کند، پرهزینه و دشوار با محدودیت امکان دسترسی ایمن به مناطق مختلف سد همراه هستند. در این مواقع استفاده از پهپادها سودمند خواهد بود. برای بهره‌مندی از راه‌حل‌های سریع، آسان و ایمن مبتنی بر پهپاد سه شرط نیاز است:
– استفاده از پهپاد خودکار یا نیمه خودکار.
– استفاده از دوربین حرارتی نصب شده روی پهپاد، با قابلیت ضبط HD.
– قابلیت پردازش داده‌ها با استفاده از رایانش ابری به منظور پردازش، آنالیز، ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌های حرارتی.
پایش معدن هوشمند با همکاری شرکت skymineUAV امکان ارزیابی وضعیت سدهای باطله را با استفاده از پهپادها فراهم کرده است. یکی از راه‌حل‌های پایش سدهای باطله، حضور پهپادی خودکار است که می‌تواند در نزدیکی سد باطله مستقر شده و برای پرواز با بازه‌های زمانی مورد نیاز در کل محوطه‌ی اطراف سد، با استفاده از دوربین حرارتی و قابلیت ضبط HD برنامه‌ریزی شود. پس از فرود آمدن پهپاد، تصاویر گرفته شده بروی پردازش ابری بارگذاری شده و با پردازش تضادهای گرمایی، نشت شناسایی خواهد شد. در صورت شناسایی هرگونه نشت، هشدار به همراه تصاویر مذکور برای پرسنل مربوطه در معدن ارسال خواهد شد. همچنین پهپاد می‌تواند تصاویری از سد تهیه نماید که در ساخت مدل سه بعدی سد استفاده می‌شوند. این تصاویر برروی فضای ابری ذخیره شده و داده‌های جمع‌آوری شده از هر پرواز را می‌توان با داده‌های پروازهای قبلی مقایسه و تغییرات به وجود آمده در اندازه، شکل یا ساختار سد را شناسایی نمود.
مدیریت یا نگهداری ضعیف
برنامه زیست‌محیطی سازمان ملل در سال 2017 گزارشی با عنوان “انباشت باطله‌های معدن: ایمنی تصادفی نیست” منتشر کرد. یکی از نتایج این گزارش به شرح زیر بود.
“در مطالعات صورت گرفته روی این موضوع، اکثر شکست‌های بررسی شده در سدهای باطله را می‌توان به چند عامل نسبت داد. مهم‌ترین آن‌ها فقدان مدیریت پیوسته عدم وجود منابع مالی مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری سد باطله و تجهیزات آن و همچنین پایش وضعیت آن هستند. در مواردی که شکست ناشی از مکانیسم‌هایی همچون سر ریز شدن باطله از روی سد یا فرسایش درونی بوده، مدیریت نامناسب در یک دورهی زمانی پیش از آن اتفاق افتاده است. در نهایت احتمال دارد شکست به واسطه‌ی یک مکانیسم خاص در سد باطله آغاز شده باشد، اما سیستم پایش سد باطله، تعمیر و نگهداری مناسب و مدیریت پیوسته …. هرگز نباید اجازه رسیدن به نقطه‌ای که مستعد بروز چنین مکانیسم‌هایی است را بدهد”.
راه‌حل پیشنهاد شده در بالا از طریق پایش خودکار، پردازش و آنالیز داده‌ها، مشکلات مدیریت و نگهداری موجود را حل می‌کند. از آنجایی که پایش و پردازش داده‌ها خودکار است، از قلم افتادن یا فراموش کردن آن بسیار بعید خواهد بود و هر دو مشکل فقدان منابع و عدم مدیریت پیوسته برطرف خواهند شد. راه‌حل پیشنهاد شده دارای انعطاف‌پذیری بالایی نیز است. بازدیدها و بررسی‌ها را می‌توان با تناوب موردنیاز برنامه‌ریزی کرده و در عین حال برای تطبیق با شرایط محلی تغییر دارد. برای مثال آب و هوا می‌تواند یکی از عوامل دخیل در شکست سدهای باطله باشد. سطح غیرعادی آب‌های جاری، ذوب برف یا باران نیز می‌تواند سد را در معرض تنش بیش از حد قرار دهد. با استفاده از یک پهپاد خودکار به سادگی می‌توان در هنگام بروز این نوع شرایط پروازهای متناوب‌تری را برنامه‌ریزی کرده و مشکلاتی که در مراحل اولیه‌ی خود هستند را قبل از تبدیل شدن به چالش‌های جدی شناسایی کرد. ماهیت خودکار پهپاد، راهکاری متقاعدکننده است. پس از فراهم ساختن مقدمات لازم، نیازی به دخالت انسانی نخواهد بود و پروازها، بارگذاری داده‌ها، پردازش داده‌ها و ارسال نتایج همگی خودکار انجام خواهند شد.
* فرسایش درونی(رگاب): با افزایش گرادیان هیدرولیکی، مقاومت خاک در مقابل جریان آب کم شده و ذرات درشت تر شسته می‌شوند و به تدریج عمل فرسایش سرعت گرفته و موجب تشکیل تونلی در سد میگردد. به این تونل درونی Pipe و به پدیده تشکیل آن Piping یا فرسایش داخلی یا رگاب میگویند.
