Предложена методика построения цифровой модели рельефа по результатам аэрофотосъемки с беспилотного воздушного судна, основанная на разделении исходного облака точек на равные сегменты. Это позволяет, сделав допущение о линейном характере изменения высоты точек в отдельном сегменте, аппроксимировать их отдельными плоскостями. По рассеиванию точек относительно аппроксимирующих поверхностей были рассчитаны среднеквадратические погрешности моделей относительно исходных данных, что позволило выявить зависимость погрешности построения модели относительно размеров составляющих их сегментов, а также предложить метод фильтрации ячеек, содержащих выбросы относительно ожидаемой погрешности модели. Предлагаемая методика была апробирована на моделях трех горных объектов – известнякового карьера, отвала фосфогипса и торфяного разреза. Результаты эксперимента показали кратное уменьшение погрешности модели относительно стандартных DEM моделей, что обеспечивает требуемую точность, предъявляемую к горно-графической документации.
Выявлены и систематизированы факторы, оказывающие влияние на качественную и количественную составляющие результата маркшейдерской съемки в условиях открытых горных работ с применением квадрокоптера, а также определена математическая зависимость влияния факторов на конечную погрешность маркшейдерской съемки. После большого количества полевых наблюдений – многочисленных полетов геодезического квадрокоптера над горными объектами – сделано последующее математическое обоснование результатов аэрофотограмметрической маркшейдерской съемки, которое позволило проанализировать степень участия в итоговой точности съемки каждого из рассматриваемых факторов. Результаты настоящего исследования демонстрируют источник погрешностей, которые предоставляют маркшейдеру возможность рационально и компетентно производить предполетную подготовку и планирование полевых работ. Изучение и последующий учет факторов, оказывающих влияние на точность маркшейдерской съемки с применением беспилотного летательного аппарата, являются основой последующей разработки и формирования методики использования геодезического квадрокоптера в условиях открытой разработки полезных ископаемых.
Исследования процессов сдвижения слоев массива горных пород при первичной их подработке показывают, что максимальная кривизна слоев имеет тенденцию к уменьшению обратно пропорционально квадрату расстояния от пласта до рассматриваемого слоя. Это проявляется через распределение вертикальных деформаций растяжения – наибольших вблизи пласта и уменьшающихся к поверхности, что (это) является следствием механизма изгиба слоев массива: кривизна нижележащих слоев больше кривизны вышележащих. В зоне полной подработки максимальная кривизна каждого из слоев повторно подрабатываемой толщи равна максимальной кривизне поверхности, т.е. кривизна вышележащего слоя повторяет кривизну нижележащего. Следовательно, максимальная кривизна любого из слоев массива обратно пропорциональна квадрату глубины залегания пластов свиты. При этом распределение вертикальных деформаций массива качественно и количественно отличается от распределения первично подработанного массива: вертикальные деформации на порядок меньше и распределение представлено чередованием деформаций растяжения и сжатия. Такое распределение является следствием механизма изгибов слоев повторно подрабатываемой толщи и объясняет, почему высота зоны водопроводящих трещин не возрастает в этих условиях относительно образовавшейся от выемки первого пласта свиты. Разработанная на основе таких геомеханических процессов методика прогноза развития зоны водопроводимых трещин позволяет осуществлять безопасную выемку пластов угля под водными объектами.
По результатам геомеханического мониторинга в горных выработках Яковлевского рудника произведена оценка распространения зоны водопроводящих трещин вследствие сдвижений и деформаций горных пород от недозакладки выработанного пространства бетонной смесью. Рассмотрено приведение граничной кривизны и кривизны, полученной из наблюдений за сдвижением горных пород, к единому интервалу измерений.
На основе идентичности качественного распределения кривизны и горизонтальных деформаций установлено значение граничной горизонтальной деформации для оценки развития зоны водопроводящих трещин (ЗВТ) через этот деформационный параметр. С учетом особенностей процесса сдвижения горных пород в горно-геологических условиях Яковлевского месторождения богатых железных руд получены значения граничной горизонтальной деформации и высоты распространения ЗВТ.
Изложена методика определения деформационных параметров процесса сдвижения горных пород на основе данных мониторинга лазерно-сканирующими системами, согласно которой оседания и деформации получают из сравнения соответствующих профилей, проведенных в любом направлении по цифровым моделям участка мониторинга и отражающих разные стадии процесса сдвижения.
Приведен способ предрасчета провиса и поднятия проводов, подвешенных к опорам воздушных ЛЭП, находящихся в зоне влияния горных работ. Изложена методика проведения мониторинга высоковольтной воздушной ЛЭП при ее подработке.
Изложена методика лазерно-сканирующей съемки гидротехнических тоннелей общей протяженностью 2,7 км. Приведен визуальный способ обследования тоннелей, выполняемый параллельно с их нивелировкой. Рассмотрен способ деформационной оценки состояния тоннелей путем геометрического анализа 3D-моделей, полученных по данным лазерно-сканирующей съемки.
Изложен механизм образования техногенных трещин (трещин расслоения и нормальносекущих трещин), включая водопроводящие при первичной и повторных подработках слоев массива горных пород на угольных месторождениях. Показана возможность применения метода типовых кривых для оценки развития техногенных водопроводящих трещин.
В настоящее время вопросы метрологического контроля в маркшейдерских работах имеют неопределенный статус. Действующий закон об обеспечении единства измерений не включает в сферу контроля маркшейдерские работы. Предлагается вернуться к практике самостоятельного выполнения калибровочных работ на сертифицированных полигонах.
Излагается способ определения граничного критерия для мульды сдвижения горных пород в массиве над сооружаемым тоннелем при использовании двухслойных расчетных схем в прогнозах оседаний земной поверхности. Предлагаемый способ применяется для условий проходки тоннелей Санкт-Петербургского метрополитена.
Традиционная фотопланиметрическая съемка сечений горных выработок с применением цифровых фотоаппаратов и видеокамер приобретает новое значение. Рассмотрена методика дистанционной съемки вертикальных технических скважин. Приведена схема установки оборудования на поверхности и размещение видеокамеры в скважине.
На первоочередном участке ведения горных работ Яковлевского рудника выполнено гидрогеомеханическое зонирование, позволившее выделить три зоны разной проницаемости пород толщи, которая отделяет высоконапорный нижнекаменноугольный горизонт от рудно-кристаллического горизонта. Предложены основные подходы к организации гидрогеомеханического мониторинга непосредственно в подземных горных выработках рудника, включающего мониторинг подземных вод и геомеханический мониторинг. Даны методические рекомендации к постановке основных работ, входящих в систему гидрогеомеханического мониторинга.
Статья посвящена ныне живущему и работающему в Горном институте на кафедре маркшейдерского дела профессору И.Н.Ушакову, которому 21 марта 2004 г. исполнилось 100 лет. С 1924 г. И.Н.Ушаков связал свою судьбу с кафедрой маркшейдерского дела и за 80 лет пребывания в Институте прошел путь от студента до профессора – одного из ведущих ученых в стране и за рубежом по маркшейдерскому делу в области геометризации недр.
Изложен метод получения сдвижений и деформаций по наблюдениям за смещением глубинных реперов для случаев, когда заранее не известно направление распространения линии извлечения полезного компонента (метана из угольных пластов через скважины).
Представлены результаты анализа инвариантности распределений параметров трещиноватости, в качестве критерия которой была выбрана инвариантность структурных особенностей функций вторых производных от соответствующих функций распределения азимутов, углов падения и расстояний между трещинами. Проведенные исследования на инвариантность в комплексе с фрактальным анализом позволили выделить в слоях песчаника и угля основные макроструктуры, что явилось основанием к оптимизации объемов полевых наблюдений за трещиноватостью массива.
В статье приведены методы оценки техногенного воздействия горных разработок на геологическую среду, статистико-вероятностные модели распределения качественных показателей для районирования месторождений. Изложены основы методики использования GPS-аппаратуры и электронных тахеометров при мониторинговых наблюдениях за сдвижением горных пород, эргономика проведения этих наблюдений.
Изложена методика учета влияния местоположения отдельных слоев толщи с определенными механическими характеристиками на распределение деформаций кривизны по этим слоям.
Приведена методика определения верхней границы зоны водопроницаемых трещин, снижающая затраты на измерения напоров.
