Колесатова О. С., Красавин А. В., Технический университет УГМК, г. Верхняя Пышма, Россия
К числу приоритетных направлений развития любого предприятия, связанного с добычей полезных ископаемых в подземных условиях, относят увеличение производительности и безопасности работ. Этого можно достичь благодаря слаженным высокоэффективным действиям всех служб компании и внедрению современных высокопроизводительных систем на всех стадиях производства.
Решением является внедрение инновационных технологий, которые включают высокопроизводительное геодезическое оборудование и специализированное программное обеспечение.
Примером таких технологий являются лазерные сканирующие системы, применяемые в условиях подземных горных работ. Подземные выработки имеют сложную конфигурацию и длину в несколько километров, при съёмке тахеометрами или горными теодолитами на выполнение данной работы может уйти не один месяц, сканер может справиться за несколько дней. Все координаты точек автоматически переводятся в заданную пользователем систему координат. Отличительной особенностью технологии лазерного сканирования является то, что работа может выполняться в полной темноте.
Сканеры, применяемые при съёмке подземных выработок, можно разделить на две группы:
— полосные (Teledyne Optech CMS, модель V500, C-ALS, Void Scanner 150 Carlson);
— мобильные (НERON Lite, ZEB-Horizon).
В таблице приведены технические характеристики сканеров.
Принцип действия полосных сканеров основан на использовании лазерного сканирующего дальномера, который вводится в полость и вращается в ней на 360°, обеспечивая непрерывный сбор данных об углах и расстояниях. Мобильные сканеры представляют собой датчик Velodyne Puck LITE и защищённый полевой планшет-контроллер. Отличительной особенностью мобильных сканеров является автоматическая геолокация, т. е. определение своей позиции без использования контрольных точек или GPS/GNSS, в отличие от полостных.
Согласно инструкции по производству маркшейдерских работ, погрешности в определении контуров камер не должны превышать 1:100. При параметрах камер от 20–80 м точность линейных измерений не должна превышать 0,2–0,8 м, данную точность можно обеспечить любым из рассмотренных приборов, но необходимо учитывать особенности объекта и условия съёмки.
В условиях подземных горных работ при съёмке очистных горных выработок все большее применение находит сканерная система НERON Lite (рис. 1) компании Gexel, которая позволяет повысить безопасность съёмочных работ, так как нахождение людей в очистном пространстве крайне опасно в силу того, что борта и кровля камеры не подлежат креплению и возникает большая вероятность обрушения горной массы.
Рассмотрим применение системы HERON® Lite на примере съёмки камер. Камера имеет следующие параметры: высота — 80 м, длина — 60 м, ширина — 20 м, представлена на рисунке 2.
Время сканирования камеры составило 6 минут 26 секунд, траектория – 112 м, результат съёмки представлен на рисунке 3.
Камеральные работы включают в себя экспорт данных в геоинформационную систему, в нашем случае использовалась программа Micromine. Полученное облако точек представлено на рис. 4. Модель обрабатывается с помощью стандартных рабочих инструментов: удаляются избыточные точки, неправильные треугольники, определяется трисоляция как солид или полость и закрываются незамкнутые грани объекта (рис. 5).
Съёмка очистного пространства лазерной сканирующей системой НERON Lite производится с целью:
— определения объёмов камеры;
— подсчёта потерь и разубоживания;
— точного фактического расположения камеры в пространстве.
Расчёт объёмов производится с помощью инструментов программного обеспечения Micromine. Объёмы камеры равны 26 794 м3, с учётом потерь и разубоживания объем камеры соответствует проектному объёму 17 381 м3.
К основным преимуществам технологии можно отнести:
• высокую точность получаемых материалов;
• оперативность выполнения работ;
• минимальные трудозатраты по сравнению с традиционными методами съёмки.