Применение наземного лазерного сканирования для съемки разрезов и подсчета запасов руды

УДК 528

В.А. Середович, А.В. Середович, А.В. Иванов, А.К. Карпов СГГ А, Новосибирск

ПРИМЕНЕНИЕ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ СЪЕМКИ РАЗРЕЗОВ И ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ РУДЫ

V.A. Seredovich, A.V. Seredovich, A.V. Ivanov, A.K. Karpov SSGA, Novosibirsk

TERRESTRIAL LASER SCANNING APPLICATION FOR OPEN-CUT SURVEYING AND ORE RESERVES ESTIMATION

Mining enterprises constantly face the problem of estimating the volumes of ore, coal or other mineral resources. As the technological process is continuous, the problem is solved by prompt methods, which are often not accurate enough. In open-cut mining prompt survey and monitoring of pit edges may be very important. Taking the above said into account, it may be concluded that the terrestrial laser scanning is an effective tool for prompt solution of urgent problems. The paper presents practical experience of the works under discussion, implemented at mining enterprises by the Regional centre of laser scanning in 2008.

На горнодобывающих предприятиях постоянной является задача определения объемов руды, угля или других полезных ископаемых. В связи с тем, что технологический процесс является непрерывным, эта задача решается оперативными методами, которые зачастую не оказываются достаточно точными. Погрешности могут достигать значений нескольких процентов, что в масштабах предприятия или месторождения (карьера, разреза) приводит к существенным финансовым потерям, в связи с недостаточно точным учетом. Таким образом, задача точного и оперативного подсчета запасов извлекаемой и складируемой руды и производных является актуальной. Также при разработке месторождений открытым способом актуальной является задача оперативной съемки и мониторинга бортов разрезов. С учетом обозначенных требований, можно сделать вывод о том, что наземное лазерное сканирование может оказаться эффективным инструментом, позволяющим оперативно решать поставленные задачи. В данной статье представлен опыт выполнения данных работ на горнодобывающих предприятиях, выполненных Региональным центром лазерного сканирования в 2008 г.

Первой задачей стояло определение объемов складов руды и концентрата на горно-обогатительном комбинате Особенностью работ являлась территориальная разнесенность складов. Измерения выполнены наземным лазерным сканером Riegl LMS Z-420i. Для сшивки сканов на складах был создана сеть пунктов планово-высотного обоснования (ПВО), закрепленных при помощи знаков временного типа. Сканирование каждого клада выполнено минимум с 3-х сканерных станций. Для сшивки сканов использованы специальные световозвращающие сканерные марки (минимум 6 марок на каждую сканерную станцию). Привязка марок выполнена с пунктов ПВО

тахеометрическим методом. В ходе предварительной обработки данных, при помощи программного обеспечения RiSCAN PRO на основе тахеометрических и сканерных данных, была выполнена привязка. Таким образом были получены модели поверхности каждого склада в виде точечной и триангуляционной моделей (рис. 1).

Рис. 1. Триангуляционная модель склада руды

Вычисление объемов выполнено в программном обеспечении (ПО) Leica Cyclone на основе данных полевых измерений и результатов съемки подстилающей поверхности склада, выполненной ранее. Следует отметить, что эти работы выполнены с одних пунктов ПВО и обе модели получены в единой системе координат. Это позволило избежать дополнительных погрешностей в вычислениях. Объем вычислялся как разница между двумя триангуляционными поверхностями (до заполнения склада и на момент съемки). Для этого использовалась соответствующая функция ПО Leica Cyclone. По данной технологии выполнена съемка всех складов, в количестве 9 штук. На данные работы было затрачено с учетом переездов бригады и выходных 11 дней, из них непосредственно на выполнение измерений 5 дней. Общий объем руды

-5

составил порядка 220 тыс. м (массой 540 тыс. тонн).

Актуальной задачей на угольных месторождениях, разрабатываемых открытым способом, является съемка разрезов. В настоящее время эта задача решается способом аэрофотосъемки. Это несомненно оправдано, учитывая высокую площадь месторождений. Однако, в связи с высокой трудоемкостью метода затруднено получение оперативной информации по конкретным разрезам. Традиционными наземными методами выполнить такую съемку очень затруднительно в связи с большими размерами угольных разрезов, в диаметре достигающих до нескольких километров. В этом случае наземное лазерное сканирование может явиться незаменимым инструментом. Благодаря дистанционным измерениям и большой дальности съемки решение данной задачи занимает от одного до нескольких дней. Региональным центром лазерного сканирования была выполнена съемка одного из угольных разрезов в

Кемеровской области. Данные полученные с 2-х сканерных станций позволили создать полную модель разреза диаметром порядка 700 м (рис. 2).

Рис. 2. Трехмерная модель угольного разреза

Данная модель может служить для мониторинга бортов разреза. Для этого существует возможность построения линий и формирования контура борта в заданном сечении. Таким образом, сравнивая сечения, полученные в разные периоды времени решается задача отслеживания динамики выбора породы и смещений бортов. Кроме того, такая модель может служить для автоматизированного построения планов разреза. Используя определенные алгоритмы, можно автоматически создавать горно-графическую документацию установленного образца. Для создания планов необходимо реализовать механизм распознавания форм рельефа (бровка и подошва откоса), что в данном случае (вследствие механического характера происхождения) является несложной задачей.

Таким образом, на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях наземное лазерное сканирование позволяет решать следующие задачи:

1. Оперативное определение объемов руды;

2. Мониторинг бортов разрезов;

3. Создание планов разрезов.

© В.А. Середович, А.В. Середович, А.В. Иванов, А.К. Карпов, 2009