ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БОРТОВ КАРЬЕРОВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БОРТОВ КАРЬЕРОВ

Научная статья

Заровняев Б.Н.¹, Шубин Г.В.², Васильев И.В.³

^{1, 2,3} Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, Якутск, Россия

Аннотация

В статье рассмотрено - внедрение системы лазерного сканирования как мониторинг за состоянием массива, обеспечение устойчивости откосов на карьерах, своевременное предупреждение возникающих деформаций откосов, оползней и корректировка углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановке.

Ключевые слова: лазерное сканирование, координаты, стационарный пункт

Keywords: laser scanning, coordinate, stationary point

Предотвращение оползней и обрушений откосов на карьерах, а так же разработка мероприятий, снижающих вредное воздействие деформаций уступов, бортов, отвалов и территорий, прилегающих к карьеру, является необходимым условием бесперебойной работы горного предприятия.

В этом случае мониторинг за деформацией бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах, можно осуществлять с помощью лазерного сканирования с дневной поверхности карьера.

Целью работ является своевременное обнаружение и предупреждение о возникновении и формировании оползней и обрушений откосов на карьерах, а также разработка мероприятий для применения мер, исключающих проявление указанных деформаций, опасных для жизни людей и влекущих неблагоприятные последствия  для экономики предприятий. Эффективный контроль за указанными деформационными проявлениями возможен с помощью приборов дистанционного типа, в частности с использованием систем лазерного сканирования специально разработанных для условий открытых горных работ швейцарской фирмой «Leica», хорошо зарекомендовавших себя, пригодных для использования в суровых климатических условиях. Это в полной мере относится к системе HDS 8800, которая отличается высокой скоростью сканирования, простой в управлении, удобной в использовании. Система кроме высокоскоростного сканера с углом обзора в 80° (рисунок 1) так же включает: цифровую панорамную фотокамеру с разрешением 70 мПкс, позволяющей получать снимки с высококачественным изображением; планшетный полевой компьютер (ППК) Xplore, хорошо защищенный от внешних негативных воздействий; оптический трегер, обеспечивающий стабильную устойчивость прибора во время работ.

Рисунок 1 - Угол обзора сканера

Система лазерного сканирования Leica HDS 8800 осуществляет выполнение следующих операций:

– измерение горизонтальных и вертикальных углов;

– измерение расстояний;

– определение объемов выработанных пространств и отвалов;

– картографирование объектов открытых горных работ;

– геологическое картирование различных породных обнажений.

При проведение подготовительных работ по периметру наблюдаемого карьера на дневной поверхности и его уступах оборудются стационарные точки (пункты) с закрепленными за ней координатами, с которых отчетливо просматривается карьер и с которых будут производиться планируемые исследования с использованием лазерного сканера.

Установка, доставленная к стационарному пункту карьера из транспортного состояния переводится в рабочее состояние. Сканер устанавливается на стационарный приборный стол, с помощью оптического трегера прибор приводится в горизонтальное положение (рисунок 2).

Затем последовательно выполняются следующие операции:

– Сканер подключается к ППК;

– Производится ввод следующих данных: дата, время, точка стояния, температура и давление атмосферного воздуха, тип аккумулятора;

– Производится настройка освещенности;

– Производится выбор области сканирования;

– Осуществляется настройка прибора на объект сканирования;

– Осуществляется предосмотр объекта сканирования;

– Осуществляется производство сканирования и фотографирования выбранных объектов;

– Просмотр записанных на планшет сканов.

Рисунок 2 - Установка лазерного  сканера в  стационарной точке на поверхности карьера

Обработка результатов наблюдений производится с использованием прилагаемой программы I – Site Studio версии 3.5, которая позволяет, кроме фиксаций смещений штабелей и породной подушки производить выполнение следующих операций:

– построение стереодиограмм любых объектов карьера;

– распознавание структурных нарушений породных массивов берм, откосов уступов карьеров;

– расчёт параметров падения и простирания породных слоёв;

– анализ динамики сдвижений склонов во времени;

– идентификация геологических нарушений, трещин и т.д. в структуре склонов;

– оценку скорости и величин перемещений склонов во времени.

Полученные с одних и тех же точек в разные промежутки времени сканы сопоставляются друг с другом, на основании чего делаются выводы о динамике происходящих деформационных процессах. Результаты проведённого лазерного сканирования бортов карьера «Удачный» представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Карьер Удачный.