CC BY
172
УДК 620.7
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Жанат Мухаметджановна Батыршаева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Казахстан, г. Караганда, бульвар Мира, 56, старший преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, магистр горного дела, тел. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Раушан Нуркатовна Джамантыкова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Казахстан, г. Караганда, бульвар Мира, 56, старший преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Гульсим Оразовна Исаинова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Казахстан, г. Караганда, бульвар Мира, 56, магистрант кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Айнур Дюсембаевна Каранеева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Казахстан, г. Караганда, бульвар Мира, 56, магистрант кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: aij [email protected]
Осуществление мониторинга объектов при помощи систем автоматизации АСДМ и TMS, активно использующихся в маркшейдерских и геодезических работах.
Ключевые слова: автоматизация, лазерный 3D сканер, электронный тахеометр, мониторинг.
MODERN TECHNOLOGY TO AUTOMATE SURVEYING AND GEODETIC MEASUREMENTS
Zhanat B. Batyrshayeva
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, 56 Mira blvd, Karaganda, senior teacher of the department Mine Surveying and Geodesy, Master of Mining tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Raushan N. Dzhamantykova
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, 56 Mira blvd, Karaganda, senior teacher of the department Mine Surveying and Geodesy, tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Gulsim O. Issainova
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, 56 Mira blvd, Karaganda, undergraduate of the Department of Mine Surveying and Geodesy, tel. (7212)56-26-27, e-mail: aij [email protected]
Ainur D. Karaneyeva
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan, 56 Mira blvd, Karaganda, undergraduate of the Department of Mine Surveying and Geodesy, tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Implementation monitoring objects using automation systems ASDM and TMS which active uses for surveying and geodetic works.
Key words: automation, 3D Laser scanner, Electronic total station, monitoring.
В вопросах безопасности и оптимизации производственной деятельности на горнодобывающих предприятиях значительную роль играют
маркшейдерско-геодезические работы. В настоящее время в карьерах и шахтах при разработке полезных ископаемых применяется современные, очень мощные выемочные и буровые оборудования, оборудования для транспортировки полезных ископаемых. При этом комплексы промышленных предприятий и участки гражданской инфраструктуры могут находится близко от мест вероятной деформации поверхностных слоев земной коры. В таких условиях на горнодобывающих предприятиях маркшейдерская служба должны внедрять современные методы контроля и проведения геомониторинга за состоянием инженерных сооружений, расположенных в области повышенной опасности. Как говорил один из выдающихся стратегов «кто предупрежден, тот вооружен», и, исходя из этого принципа, были созданы технологии на базе использования современных маркшейдерско-геодезических приборов, позволяющие осуществлять мониторинг любых объектов с высокой точностью в реальном времени для предупреждения различного рода катастроф и аварий.
Для решения данного вопроса можно использовать системы автоматизации, такие как АСДМ (Автоматизированные Системы Деформационного Мониторинга) и TMS (Tunnel Measurement System), которые активно используются в геодезии и маркшейдерских работах во всем мире.
АСДМ позволяют отслеживать поступающие в процессе мониторинга данные наблюдений. Параметры системы могут быть установлены так, что любое отклонение за пределы установленного диапазона (величина, скорость, ускорение смещения и др.) автоматически сопровождается уведомлением ответственных лиц и оповещением технического персонала. Эта своевременная информация дает операторам время для принятия решений и выполнения необходимых действий для предотвращения критических ситуаций, аварий, человеческих жертв.
Одним из современных и перспективных средств измерений на сегодняшний день является наземное лазерное сканирование (НЛС).
Использование НЛС в производстве за счет высокой степени автоматизации и бесконтактного неразрушающего метода измерений дает возможность решения маркшейдерско-геодезических задач на качественно новом уровне, а также значительного снижения влияния человеческого фактора на результаты измерений и повышения уровня безопасности при выполнении работ. Специалисты оценили возможность лазерных сканеров в считанные минуты получать десятки тысяч безотражательных измерений, которые позволяют вместо схематической цифровой карты построить полноценную трехмерную фотореалистическую модель местности, при этом значительно сократив время полевых работ. Особое значение имеет применение 3D сканеров в инженерной геодезии и маркшейдерском деле, где требуется максимально подробно смоделировать форму сложных инженерных сооружений или подземных пустот.
Callidus 3D Laser Scanner - трехмерная лазерная сканирующая система с сервоприводом и с совмещенной цифровой камерой. Камера записывает
панорамные изображения или крупные планы объекта. Лазерный сканер автоматически вращается и накапливает координаты окружающих объектов с исключительной скоростью и разрешением - свыше миллиона точек в течение 10 минут. Постоянная точность измерений сканера обеспечивается постоянным внутренним контролем отказов и постоянной тепловой калибровкой. 3D измерения записываются во входящий в систему защищенный полевой компьютер Са1Шш LMS с собственным набором программ для вычислений структурных линий и углов помещений с миллиметровой точностью (рис. 1).
Рис. 1. Лазерный 3D сканер Callidus CP3200
Технология выполнения измерений данным сканером называется лазерной дальнометрией. Основным элементом Callidus является лазерная сканирующая система, которая использует принцип импульсных измерений. Чрезвычайно короткий световой импульс передаётся сканирующей системой, затем импульс встречает на своем пути препятствие, отражается в обратном направлении и принимается лазерной системой. Вычисляется разница времени излучения и приёма, а затем пропорционально корректируется, чтобы получить расстояние между сканирующим устройством и препятствием [1].
TMS представляет собой систему поддержки подземных строительных проектов для применения в различных областях, относящихся к горным работам и при прокладке тоннелей, и автоматизирует съемку выработок, а также обработку этих измерений. Возможности системы касаются, в первую очередь, ведения рутинных повторяющихся разбивочных операций в автоматическом режиме, что освобождает маркшейдера от необходимости постоянно находиться в забое в процессе осуществления маркшейдерских
работ. Кроме того, система TMS позволяет оперативно определять и выявлять отклонения от проекта непосредственно на объекте.
В TMS используются современные роботизированные электронные тахеометры Leica TPS 15 Viva/TPS 30, лазерные сканеры Profiler 5003 и специализированное программное обеспечение. С помощью электронного тахеометра могут быть определены все необходимые данные: расстояния между реперами, превышения и координаты реперов наблюдательных станций (рис. 2). На прибор, установленный в забое на консоли, горный мастер или другой специалист может подавать команды с пульта дистанционного управления. При этом круг лиц и уровень доступа к программе управления определяется маркшейдером, это в свою очередь дает возможность обезопасить рабочих от возможных обрушений. А также с помощью TMS быстро и очень точно можно выставить арочную крепь, разметить точки под бурение шпуров и анкеров, вынести различные линейные объекты и многое другое [2].
А временные затраты на обработку вообще не идут ни в какое сравнение, поскольку процесс составления исполнительной документации с выдачей данных по отклонениям, площадям и объемам сводится лишь к нескольким нажатиям клавиш «мышки», вместо долгой и кропотливой работы традиционным способом, когда обработка измерений порой занимает больше времени, чем, собственно, сами измерения.
Рис. 2. Применение TMS для автоматизации разбивочных работ Использование TMS позволяет автоматизировать работу маркшейдерской службы; значительно повысить производительность и точность работ, исключив ошибки, связанные с человеческим фактором; сократить материальные затраты; уменьшить количество персонала, работающего в забое; обеспечить высокое соответствие проекту и детальный подсчет объемов работ.
Такой метод маркшейдерского контроля с использованием инновационных методов наблюдений за сдвижением земной поверхности и инженерных сооружений нами был использован на карьере Акжальского месторождения (Карагандинская область, Республика Казахстан). В ходе работ такой метод позволяет заначитенльно сократить временя для выполнения других маркшейдерских работ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. http://kmcgeo.com/Products/3DCalidus.htm
2. Бурцев А.В. Инновационные технологии для автоматизации маркшейдерских работ при строительстве подземных сооружений. Научно-технический журнал по геодезии, картографии и навигации Геопрофи №5, 2011. - С 26-29.
© Ж. М. Батыршаева, Р. Н. Джамантыкова, Г. О. Исаинова, А. Д. Каранеева, 2014
