Применение лазерных сканирующих систем при съёмке отработанных пространств камер на подземных горных работах получило широкое распространение на горных предприятиях нашей страны. Быстрое проникновение лазерных сканирующих систем объяснялось их высокой производительностью и безопасностью ведения полевых работ, при этом скорость обработки камеральных работ увеличивалась в разы и даже в десятки раз. Но главным преимуществом применения лазерных сканирующих систем оставалась высокая достоверность съёмки и большое количество съёмочных точек, в высокой степени повторяющих форму снимаемой поверхности или рельефа. С недавнего времени горные предприятия начали использовать сканеры в том числе для получения трёхмерных моделей горных выработок.
На протяжении долгого периода времени построение корректных каркасов по облакам точек было большим вызовом для маркшейдерских служб, так как не всегда удавалось снять выработку сразу после проходки, соответственно, большое количество шумов, таких как вентиляционные рукава, транспорт и пр., значительно усложняло процесс построения модели выработки. В новой версии Micromine компанией была представлена новая функция «Облако точек в солид», которая позволила решить проблему построения каркасов по внешней оболочке облака точек.
Необходимость выполнения съёмочных работ по пройденным подземным выработкам вызвана в первую очередь автоматизацией буровых станков. Современные буровые станки при бурении очистных скважин могут позиционироваться с высокой точностью, это, в свою очередь, положительно сказывается на качестве бурения, уменьшении потерь полезного ископаемого и его разубоживания. До недавнего времени, когда вся маркшейдерская графика, по сути, представляла из себя проекцию на плоскость (в плане и разрезе), такой проблемы не возникало, и зачастую по пройденной выработке снималось положение бортов выработки, отметки кровли и подошвы выработки. Такая съёмка не подходила для высокоточного проектирования и позиционирования станка и требовала новых решений со стороны маркшейдерских служб. Одно из решений, которые можно было применить, — это съёмка по сечениям, но, как показывает практика, такая съёмка увеличивает в разы время на выполнение полевых и камеральных работ.
Производители лазерных сканирующих систем представили решение, которое позволяет снимать подземные горные выработки с помощью мобильных лазерных систем (рис. 1).
В результате выполнения сканирования получается плотное облако точек, которое с высокой точностью повторяет форму горной выработки.
Точность выполнения подобного сканирования может быть довольно высокой и удовлетворять требованиям Инструкции по производству маркшейдерских работ. Для примера: точность мобильного лазерного сканера Heron Lite составляет до 3 см при скорости сканирования до 300 тыс. точек в секунду. Однако, как показывает практика, маркшейдеру не всегда удается заснять каркас горной выработки без шумов и объектов внутри нее, например вентиляционных рукавов, автотранспорта и пр. На рисунке ниже представлена часть горной выработки, внутри которой просматривается силуэт горнопроходческого бурового станка, помимо бурового станка на рисунке виден силуэт спущенного вентиляционного рукава (рис. 3).
Для решения проблемы построения каркаса по внешней оболочке облака точек компания Micromine представила новый функционал под названием «Облако точек в солид». Эта функция предоставляет возможность построения каркаса горной выработки по внешней оболочке облаков точек с интеллектуальным фильтром внутренних шумов в выработке. В процессе построения маркшейдер может самостоятельно контролировать параметры создаваемого каркаса. Например, контролировать максимальную длину треугольника в создаваемой триангуляции каркаса. При этом программа может рассчитать максимальную длину создаваемого треугольника автоматически. Эта функция помогает интерполировать модель в тех местах, в которых сканеру не удалось сделать съёмку, либо по каким-либо причинам съёмка этой части выработки была невозможна (рис. 4).
При съёмке лазерным сканером в некоторых местах могут создаваться «островки» точек — группа точек, удалённая от объекта съёмки и не являющаяся объектом съёмки. Это может происходить из-за неправильной первоначальной настройки сканера либо из-за влияния неблагоприятной внешней среды, когда группа точек может отражаться, например, от водной поверхности в горных выработках. В таком случае группу точек можно отфильтровать, применив фильтр шума в настройке при импорте облака точек, либо применить опцию «Не учитывать объёмы меньше, чем» при построении каркаса по внешней оболочке облака точек.
При этом пользователь при применении этой опции может самостоятельно настроить величину объёма, который программа будет игнорировать.
В результате построения выработки программа автоматически рассчитывает внешнюю оболочку, игнорируя внутренние шумы в выработке. На рисунке ниже представлена внешняя оболочка выработки, внутри которой и на разрезе виден силуэт горнопроходческого оборудования.
Соответственно, получение трехмерной модели горной выработки с применением мобильных лазерных сканеров и нового функционала программы Micromine позволяет значительно сократить время на обработку полевых и камеральных работ, при этом получая каркас высокой детализации. Данная технология опробована и нашла своё применение на крупнейших горнодобывающих предприятиях нашей страны.
