Геомеханический мониторинг провалов на земной поверхности

На месторождениях полезных ископаемых, отрабатываемых подземным или комбинированным способом, наиболее частой проблемой является деформирование земной поверхности с образованием на ней провалов больших объемов.

Для безопасности отработки месторождений согласно «Приказу Ростехнадзора от 08.12.2020 № 505…» при ведении горных работ необходимо осуществлять контроль состояния бортов, траншей, уступов, откосов и отвалов, а также зон возможных обвалов или провалов вследствие наличия подземных выработок или карстов.

Классический способ мониторинга по средствам закладки наблюдательных станций не подходит для данного типа деформаций, так как руководствуясь приказом Ростехнадзора № 505 доступ работников в места образования провалов запрещен, за исключением производства работ по их устранению с соблюдением дополнительных мер безопасности. В связи с этим необходимо применение дистанционных методов инструментального мониторинга за сдвижением земной поверхности над выработанным пространством. Выходом из ситуации в нынешнее время стало глобальное развитие беспилотных дронов.

Фотограмметрический мониторинг выполняется на основе фотограмметрической съемки. Съемка может выполняться как с земной поверхности, так и с воздуха. 

 Наземная съемка выполняется цифровыми фотоаппаратами с точек базиса.

Рисунок 1 – Схема наземной стереофотограмметрической съемки

Воздушная стереофотограмметрическая съемка выполняется со специальных БПЛА оснащенных GNSS оборудованием геодезической точности. Высота полета для съемки должна обеспечивать детальность снимков не ниже 2 см/пиксель. Перекрытие не менее 80×65%.

Во всех случаях требуется закладка и координирование опорных марок или опорных знаков в непосредственной близости к рабочей зоне (рисунок 2).

  Рисунок 2 – Типы опорных знаков (марок)

Выбор мест размещения опорных знаков (марок) осуществляется с учетом равномерности распределения по площади.

После получения полевых данных необходимо произвести их обработку в специализированном ПО. После этого необходимо построить 3d модель участка. Далее выполняется работа по 3d моделям.

Рисунок 3 – Схема воздушной стереофотограмметрической съемки 

 Одной из получаемых моделей является цифровая модель местности (ЦММ). Абсолютные величины сдвижений определяются путем сравнения двух ЦММ полученных по данным наблюдений разных циклов. Результатом сравнения является поверхность оседаний (поднятий), с изображением изолиний оседаний (рисунок 4).

Рисунок 4 – Поверхность оседаний (поднятий) 

 Получаемая поверхность окрашена различными цветами в зависимости от величины абсолютного смещения. Цифровая модель служит для наглядного представления о распределении деформаций по участку съемки.

Фотограмметрический мониторинг обладает рядом преимуществ таких как:

1) Повышенная безопасность наблюдающего;

2) Увеличение скорости производства работ;

3) Охват больших площадей развития предполагаемых деформаций.