Один из основных методов обследования при добыче полезных ископаемых в прибортовой зоне, – мониторинг карьеров. Его своевременное проведение, является гарантом целостности бортов массива и залогом эффективной разработки запасов месторождения.
Горно-обогатительного комбинат, Курская обл.
Необходимость мониторинга
Добыча полезных ископаемых – это не только трудоемкий, но и потенциально опасный процесс, сопряженный с высоким риском обрушения массива грунта карьера. Кроме того, в связи с изъятием породы месторождения и ее складированием в виде отвалов по периферии, изменяется ландшафт, и возникают деформации не только на откосах, но и на периферии. Из-за негативного влияния нагроможденных отвалов на окружающую природную среду, зонам присваивается повышенный риск, что влечет за собой необходимость в постоянном гидрогеологическом и геоморфологическом исследовании. В этом случае используют мониторинг карьеров, осуществляемый с применением различных методов наблюдения.
Площадная аэрофотосъёмка карьера с БПЛА
Используемые методы
Деятельность крупных предприятий и мелких подрядчиков, занимающихся добычей полезных ископаемых, невозможно организовать без маркшейдерского обеспечения, которое подразумевает многоступенчатый исследовательский процесс с использованием специализированного ПО и дорогостоящего современного оборудования. Для точного определения изменения геометрических параметров карьера используют:
- Наземные методы – это традиционные способы инструментального обследования, включающего камеральные и полевые работы. Но, по производственным причинам, из-за человеческого фактора или погодных условий, результаты таких исследования часто бывают неточными и снижают эффективность обследования.
- Дистанционные, включающие беспилотную съемку (БПЛА). Она характеризуется высокой производительностью и точностью, благодаря оснащению системами связи, навигации и другим профильным оборудованием. Использование беспилотных аппаратов, позволило осуществлять постоянное наблюдение методом воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъёмки.
Преимущества мониторинга с БПЛА
В отличие от традиционных наземных методов и спутниковой съемки, мониторинг с БПЛА позволяет выполнить весь объем работ за 4–5 часов, независимо от ветровых нагрузок и влияния магнитного поля, характерного для железорудных карьеров. При этом цифровые модели поверхности и рельефа, получаемые с БПЛА-комплексов, гораздо детальнее, что обеспечивает максимальную полноту и точность измерений.
Точность полученных данных позволяет использовать их для подготовки проектной и рабочей документации, создания типовых планов карьера, принятия управленческих решений. К весомым достоинствам БПЛА относится и то, что даже на самых сложных территориях, стоимость данной методики ниже, чем у наземных методов.
Какие данные можно получить с помощью беспилотников
Наблюдение с помощью беспилотников позволяет получить всю необходимую информацию о рельефе и геометрии исследуемой поверхности карьера с точной координатной привязкой по всей территории съемки, а не только в области опознавательных меток. По результатам воздушного исследования можно дешифровывать все элементы карьера: съезды, отвалы, уступы, насыпи, строения.
Пример мониторинга (практический опыт) горно-обогатительного комбината
Подтверждением эффективности воздушной съемки карьера с БПЛА, является мониторинг многоярусного внешнего отвала вскрышных горных пород, расположенного в Курской области. Данный эксперимент был проведен под контролем представителей горнодобывающей компании, а также с участием исследовательской группы, и включал в себя следующие этапы:
- Подготовительный этап с развитием опорной сетки.
- Воздушная съемка с БПЛА.
- Камеральный этап с созданием ЦМР, ортофотопланов и уравниванием координат.
- Аналитический этап с обработкой данных в ГИС.
- Сравнение результатов современной и традиционной методики.
Предварительно был организован инструментальный геодезический мониторинг по шести реперным линиям, расположенным на опасном участке развития оползней. Интерпретация измерений, проводившихся один раз в 6 месяцев, показала, что в результате осадка и увеличения высоты отвального яруса, смещение породы было незначительным – не превышающим 15 см в год.
Для наблюдений с воздуха использовали двух килевый БЛА Альбатрос М5 с тянущим электродвигателем и двухсистемным геодезическим ГНСС-приемником. За один полет удалось отснять площадь около 10 м² и получить 1400 аэрофотоснимков с точной координатной привязкой.
Для фотометрической обработки данных съемки карьера использовали ПО Pix4D и Photomod UAS, по результатам которой, были получены цифровые модели с плановой точностью 30 см и отклонением по высоте не больше 20 см. На полученную модель наложили результаты геодезического мониторинга и данные топографической карты пятилетней давности.
Результаты исследования
В результате, сравнение исследований показали, что в центральной зоне отвалов и за территорией бровок уступов, расхождений практически не было и состояние было стабильным. Но, при анализе краев отвалов, только наблюдение БПЛ выявило горизонтальное смещение до 0,5 м и вертикальное от 1 метра и больше. Благодаря комплексному подходу, удалось своевременно определить существенные оползневые процессы, которые особую опасность представляли для пойменной части реки и железнодорожных путей.
