skip-lazy

Использование беспилотных летательных аппаратов в буровзрывных работах

Климов С. С., Бессараб А. А., Набиулин М. Ф.

AV Group — крупнейшая вертикально интегрированная сервисная компания СНГ, предоставляющая полный комплекс услуг и продукции для открытой и подземной горной добычи.

На предприятиях AV Group используются самые передовые технологии для оптимизации производственных процессов, а также для повышения экономической эффективности на объектах наших заказчиков.

Так, на протяжении уже многих лет эксперты компании AV Group применяют беспилотные летательные аппараты для оперативного учета выполненных работ, более точного проектирования взрывных работ и прогноза получаемых результатов массовых взрывов.

«Компания «Азот Взрыв» внимательно следит за динамикой горного рынка и предлагает своим заказчикам максимально эффективные решения, следуя трендам отрасли и принимая вызовы индустрии. Ежегодно наша компания инвестирует немалые средства в развитие технологий. Технические решения ГК «Азот Взрыв» приводят к увеличению операционной производительности и совокупному снижению затрат при производстве буровзрывных работ. Одним из таких решений является использование беспилотных картографических комплексов, которые уже неоднократно доказали свою эффективность на объектах наших заказчиков», — прокомментировал операционный директор «Азот Взрыв» Артем Бессараб.

С помощью беспилотников стало возможным проводить съемку и собирать пространственные данные в труднодоступных местах и там, где существует опасность для здоровья и жизни персонала горного предприятия. Изображения, полученные во время аэрофотосъемки, затем используют для фотограмметрической обработки. Фотограмметрия позволяет получать из набора снимков плотные закоординированные облака точек объекта, а также создавать 3D-модели рельефа и ортофотопланы.

В горной промышленности результаты фотограмметрической обработки используют для:

•           построения топографических планов горнопромышленных предприятий и прилегающих территорий;

•           планирования развития горных работ;

•           проектирования буровзрывных работ (далее БВР);

•           оценки объема горных выработок и отвалов.

«Благодаря съемке с воздуха сотрудники AV Group получают точные, надежные и оперативные геоданные на протяжении всего цикла работ.

Полученная высокоточная модель рельефа горного предприятия  используется для проектирования взрывных работ, а так же применяется в качестве подложки для позиционирования буровых станков, помогает производить бурение скважин в точном соответствии с проектом. Дроны помогают проводить мониторинг и оценивать качество взрывных работ, вычислять объем взорванной горной массы, анализировать ее гранулометрический состав и определять концентрацию вредных газов».

Сергей Климов, руководитель отдела фотограмметрии ООО «Азот Майнинг Сервис»

Проектирование БВР

БВР начинаются с проектирования буровых работ. Скважины проектируют на основании цифровой модели рельефа, которую строит и предоставляет инженерам-проектировщикам маркшейдерская служба.

До использования дронов маркшейдеры использовали классические методы получения геоданных. Замеряли несколько точек в блоке (фрагменте) карьера, на котором планируется произвести БВР. Затем по измеренным точкам строили текстурированную модель рельефа. Далее, на основе полученной модели, инженер-проектировщик проектировал сетку скважин. Такой подход не учитывал часто встречаемые перепады высот рельефа. В результате условная высота поверхности, полученная при построении модели рельефа, могла не соответствовать действительности. Как следствие, отклонение фактической высотной отметки устья скважины от проектной могло составлять более двух метров.

azotvzryv-01-678x593
Рис. 1, 2. Проектирование БВР на основе облака точек, полученного с беспилотника

Рассмотрим на конкретном примере. Проект на бурение скважин построен по модели рельефа, полученной в результате наземной маркшейдерской съемки с использованием GNSS-приемника. Точки снимались через каждые 20 м. По полученной съемке маркшейдерская служба построила и передала модель рельефа блока, которую инженеры-проектировщики использовали для подготовки паспорта на бурение блока. Глубины скважин заложены на основе усредненной высотной отметки поверхности блока из переданной модели рельефа.

Параллельно со съемкой маркшейдерской службы была проведена аэрофотосъемка того же блока, проведена фотограмметрическая обработка отснятого участка, в результате которой получена высокоточная модель рельефа.

На рисунке 3 «Различие высот поверхности блока» можно увидеть различие фактического диапазона высот поверхности блока, полученного с помощью съемки с беспилотника, и усредненной поверхности блока, взятой из модели, переданной маркшейдерской службой. Диапазон фактических высот составляет от 1 082 до 1 087 м. Усредненная отметка поверхности блока на переданной маркшейдерской службой модели составляет 1 085 метров. Цветовая шкала рисунка указывает на отличие фактической отметки поверхности от проектируемой, по которой велось проектирование буровых работ.

azotvzryv-02-678x481
Рис. 3. Различие высот поверхности блока (горизонта)

Вычисление объема взорванной горной массы

Время на съемку и обработку материалов в случае с дроном и GNSS-приемником примерно одинаковое, но при съемке приемником мы получаем всего 125 точек с шагом в 20 м. За счет усреднения поверхности по точкам с таким шагом полученная цифровая модель может содержать ошибку в отметке поверхности. Диапазон расхождения высот может быть значительным. В то же время при съемке с беспилотника мы получаем плотное закоординированное облако точек — до 3 млн, с расположением точек через каждые 20 см. Построенная модель рельефа на основе такого количества точек является в разы точнее.

Практика показывает, что за счет более плотного облака точек, полученного при аэрофотосъемке беспилотным картографическим комплексом, подсчет объема взорванной горной массы может быть до 10 % точнее, чем при классической наземной съемке. Данные с БПЛА — достоверный материал для получения точной информации об объемах взрываемого блока, готовой продукции на складе и объемах горных выработок.

azotvzryv-03-678x441

Как видно из таблицы, разница в подсчете объема взорванной горной массы составляет более чем 7 500 куб. м.

Буровзрывные работы на карьере проводят ежедневно, а иногда — несколько раз в течение суток. Поэтому если у компании нет результатов маркшейдерской съемки до и после взрыва, то сложно проверить (и оспорить) точность оценки объема взорванной и вывезенной горной массы. Кроме того, съемка блока после взрывных работ позволяет получить информацию для анализа качества буровзрывных работ и величины смещения горных масс, максимальную и минимальную отметку высоты развала горной массы.

azotvzryv-04-678x298
Рис. 4. Сравнение блока карьера до и после взрывных работ

Фрагментация и система трещин

На поверхности карьера могут возникать системы трещин. Наземная съемка с использованием GNSS-приемников не позволяет фиксировать наличие трещин. Отсутствие информации о системе трещин при проектировании БВР может повлиять на качество фрагментационного состава, эту проблему помогает решить ортофотоплан.

Полученный с помощью дрона ортофотоплан позволяет еще на стадии проектирования буровзрывных работ идентифицировать основные системы трещин, определить рациональную сетку скважин, выбрать оптимальную схему взрывания и интервалы замедления при работе со взрывчатыми веществами, чтобы улучшить качество дробления горной массы.

azotvzryv-05-678x298
Рис. 5. Вычисление трещиноватости горного массива по фотоснимку

Полученные в ходе обработки материалов аэрофотосъемки детализированные ортофотопланы также помогают определить фрагментационный состав горной массы после проведения БВР.

azotvzryv-06-678x452
Рис. 6. Вычисление фрагментационного состава горной массы после проведения БВР по ортофотоплану

АО «АЗОТ-ВЗРЫВ»
Россия, 121151, г. Москва, ул. Можайский Вал, 8, корпус C, БЦ «Атлантик», этаж 11
Тел.: +7 (495) 748-81-79
e-mail: av@azotvzryv.ru
www.azotvzryv.ru

Поделиться статьёй

Понравилась статья? Подпишитесь на рассылку