Контроль состояния массива горных пород в откосах предусматривает систематические инструментальные наблюдения за деформациями уступов темной поверхности, прилегающей к борту.
Наиболее сложным вопросом этой комплексной задачи является интерпретация результатов наблюдений, т.е. оценка степени опасности деформаций, фактического состояния борта и прогноз его устойчивости.
Объект работ: карьер по добыче меди
Метод сканирования: наземное лазерное сканирование
- Сканирование было выполнено сканером RIEGL VZ-1000, с дальностью сканирования до 1 400 м
- Максимальная погрешность измерений - 8 мм
В развитии оползневого процесса, как и при испытании образцов горных пород на ползучесть, выделяют три основных стадии деформации прибортового массива:
- начальная с неустановившейся и затухающей скоростью;
- равновесная с установившейся скоростью
- активная с прогрессирующей скоростью.
Правильное решение вопросов обеспечения устойчивости откосов на карьерах, своевременное предупреждение возникающих деформаций и корректировка углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановки, наблюдение за состоянием откосов уступов, бортов и отвалов карьеров, невозможны без постоянного контроля со стороны геолого-маркшейдерской службы горных предприятий.
Деформация откосов уступов и бортов карьеров, связана с выветриванием, влиянием поверхностных и подземных вод, а так же с поверхностной эрозией, выщелачиванием и растворением пород.
Наиболее полную информацию о зоне распространения деформаций дают традиционные методы инструментальных наблюдений, основанные на установлении координат ряда жестко закрепленных точек (реперов). Опорные репера должны располагаться вне зоны деформаций, как верхней площадки, так и основания отвалов.
Принцип тотальной съемки объекта, а не его отдельных точек как при съемке электронным тахеометром, характеризует наземное лазерное сканирование, как сканирующую систему, результатом работы которой является трехмерное изображение - скан.
Опорная сеть реперов для лазерного сканирования состояшая из четырех рабочих реперов, координаты которых были определены по результатам GNSS наблюдений
Точки были выбраны для обеспечения перекрытий облаков точек, исходя из конфигурации карьерной выемки.
Полученные облака точек сшивались в программном обеспечении RiscanPRO, в результате чего была получена точечная 3D модель карьера.
Модель была очищена от шумов и на основании оставшихся точек была построена нерегулярная сетка треугольников, которой можно придать естественные цвета из полученных фотографий. Фотографии получают посредством фотокамеры, ингерированной в сканер.
Через определенный период мониторинга получена вторая аналогичная модель. Имея две поверхности был выполнен сравнительный анализ, с возможностью задания допуска отклонений. За критическую величину деформации изменения контура принята величина 0,2 м.
На изображениях видно, что в северной части карьера наблюдается просадка бортов (участки голубого цвета), а на нижних горизонтах – наблюдаются оползни (участки желтого цвета). Участки желтого цвета в юго-западной части обусловлены ведением горных работ: выемка горной массы, и отсыпка внутреннего отвала. Так же наблюдаются деформации уступов верхних горизонтов на юго-восточном борту карьера. Результаты идентичны с GNSS наблюдениями на контрольных точках, расположенных по всему периметру карьера, при обследовании бортов.
Благодаря множеству точек, полученных путем лазерного сканирования, удалось существенно расширить картину деформаций бортов карьера.
Контрольные точки (рабочие реперы) наблюдательной станции заложены в различных горно-геологических и горнотехнических условиях на бортах в предельном положении, и на участках с наименьшей устойчивостью, где ведутся подземные горные работы, а также на охраняемых прибортовых поверхностях.
На объекте используется 21 контрольная точка - грунтовые репера забивного типа и пункты опорного маркшейдерского обоснования.
Анализ координатного положения контрольных точек по результатам инструментальных наблюдений позволяет установить, находится ли участок борта в стабильном состоянии, с коэффициентом запаса устойчивости n более 1.3, либо выявить деформации на начальной стадии, когда фактическая устойчивость борта оценивается ниже нормативной, с учетом визуального обследования.
Построение векторов плановых смещений контрольных точек по результатам инструментальных GNSS наблюдений. Деформационная модель
Проведение сессий мониторинга, путем лазерного сканирования, позволяет:
- выполнять дистанционный площадной мониторинг сдвижения бортов;
- выявлять участки, где просаживается поверхность;
- определять, где происходит подток оползневых масс;
- определять объемы деформирующихся масс;
- оконтуривать опасные участки;
- анализировать разрезы оценки устойчивости бортов участков карьера наиболее активных деформаций;
- применять поверхности для оперативного маркшейдерского учета объемов выполненных горных работ, в том числе объема вынутой горной массы и объема отсыпки внутренних отвалов.
Лазерное сканирование карьеров позволяет получить:
- 3D модель карьера с сантиметровой плотностью;
- Маркшейдерскую графическую документацию;
- Информацию об объемах выполненных горных работ;
- 3D модель деформации бортов.
Лазерное сканирование, применяемое в комплексе с традиционными маркшейдерскими наблюдениями, является одним из наиболее эффективных и безопасных способов проведения маркшейдерских работ и инструментальных наблюдений на деформирующихся участках бортов карьеров и отвалов.