Тау-кен кәсіпорындарында өндірістік процестерді геодезиялық және маркшейдерлік қамтамасыз ету кезінде автоматтандырылған жүйелерді енгізу тау-кен технологиялық міндеттерін қысқа мерзімде шешуге мүмкіндік береді. Бұдан басқа, тау-кен жұмыстарын қауіпсіз жүргізуге және жер қойнауын ұтымды алуға жағдай жасайды.
Кілтті сөздер : кен орны, игеру, модель, лазерлік сканер, түсіріс.
Внедрение автоматизированных систем при геодезическом и маркшейдерском обеспечении производственных процессов на горнодобывающих предприятиях позволяет решать горно-технологические задачи в короткие сроки. Кроме того, создаются условия для безопасного ведения горных работ и рационального использования недр.
Ключевые слова: месторождение, разработка, модель, лазерный сканер, съемка.
The introduction of automated systems for Geodetic and surveying support of production processes at Mining Enterprises makes it possible to solve mining and technological tasks quickly. In addition, it creates conditions for safe mining and rational use of subsoil.
Keywords : deposit, development, model, laser scanner, surveys.
Тау-кен қазбаларын, кен шахталарын 3D модельдеу-жаңа, бірақ кең таралған және практикалық қолданысқа ие, геоақпараттық жүйелердің (ГАЖ) бағыты. Тау-кен өнеркәсібіндегі модельдеу бүкіл технологиялық процестің маңызды элементі болып табылады. Өндіріс процесінде модельдерді оңай толықтыруға және жаңартуға болады. 3D моделін уақтылы шешім қабылдау үшін қазбалардың жекелеген учаскелерінің жай-күйін визуалды бақылау құралы ретінде пайдалануға болады.
Тау-кен қазбаларын және кен шахталарын 3D модельдеу дайындық, аршу жұмыстары және тазарту қазбасы барлық технологиялық кезеңдерді көрнекі түрде көрсетуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, тазалау, шикізат пен таужынысты тасымалдау, жер асты суларын желдету мен сору, ұңғыманы және бекітуді модельдеуге болады. Бүкіл болашақ процесті «тікелей эфирде» көруге мүмкіндік бере отырып, көлемді жобалау технологиясы тау-кен саласын жаңа деңгейге көтереді. Бұл әдіс пайдаланудағы болашақ қателіктерді болдырмауға, кәсіпорынды жобалау кезеңінде де төтенше жағдайлардың алдын алуға мүмкіндік береді [1].
Жер қойнауын пайдалануда шахталардың, карьерлердің, шахта оқпандары мен камераларының жету қиын және қауіпті учаскелерін өлшеу, үйінділер мен қалдық қоймаларының көлемін есептеуде өлшеу жұмыстарын лазерлік сканердің көмегімен орындау және 3D модельдерді алу ҚР-да маркшейдерлік міндеттерді шешу үшін жиі қолданылады.
Келіншектау кенорны аудан орталығы-Шолаққорған ауылынан солтүстік — батысқа қарай 120 км, Түркістан облысының Созақ ауданында орналасқан алтын-күміс кен орыны. Кен орны Солтүстік-Шығыс қиылысындағы Солтүстік-Батыс созылып жатқан бас Қаратау жарылымы аймағымен бақыланады. Кендену рифейдің бавлин свитасының карбонатты жыныстарында Құмысты гранитоидтар массивіне тікелей жақын орналасқан. Кен сыйымдылығы бар карбонатты қабат гранат-волластонит құрамының скарндарына айналады.
Қойнауқаттық шоғырларда сульфидтердің мөлшері 20–30 % — ға, кварцта-50 % — ға дейін, талшықты денелерде-кварцта 90 % — ға дейін, сульфидтерде- 3–5 %. Алтынның күміске қатынасы орташа есеппен 1:10 құрайды. Кен шоғырларының өлшемдері алғашқы ондағаннан алғашқы жүздегенге дейін (300–400) метрге дейін, қуаты 2–5 м. диаметрі бар құбырлы денелер алғашқы ондаған метрге жетеді, олар айтарлықтай тік бағытта. Кенденудің барлық морфологиялық түрлері карбонатты қалыңдықта күрделі каркас құрылымын құрайды. Сондықтан осындай күрделі аумақта 3D модельдерді алу өте маңызды сұрақтарды шешуге мүмкіндік береді.
Тау-кен кәсіпорындарында қауіпсіздік және өндірістік қызметті оңтайландыру мәселелерінде маркшейдерлік-геодезиялық жұмыстар маңызды рөл атқарады.
Қазіргі таңда заманауи өлшеу құралдарының бірі лазерлік сканерлеу болып табылады. Өндірісте лазерлік сканерлерді пайдалану маркшейдерлік-геодезиялық өлшеуді автоматтандыру арқылы өлшеу нәтижелерінің дәлдігін және жұмыстарды орындау кезінде қауіпсіздік деңгейін арттыруға мүмкіндік береді [2, 3].
Жерасты лазерлік сканер маркшейдерлік — геодезиялық өлшеу жұмыстарын жүргізу барысындағы қол жетімді емес қуыстарды бақылау үшін арнайы жасалған optech жерасты лазерлік сканерлеу жүйесін (Optech, Канада) GEOSIGHT (қуысты бақылау жүйесі) пайдалану арқылы жүргізілді (кесте). Бұл жүйеге су мен шаңның енуінен қорғалған лазерлік сканер (қорғаныс дәрежесі-IP65), сондай — ақ құралдың сканерлеу басын қол жетімді емес немесе қауіпті аймаққа итеруге мүмкіндік беретін арнайы механикалық бекіту құрылымдары кіреді, бұл бақылаушының қауіпсіздігін қамтамасыз етеді [4, 5].
Кесте 1
Жер асты лазерлі сканердің техникалық сипаттамасы
|
Құрастырушы |
Канада, Geosight фирмасы |
|
Өлшеу қашықтығы, максималды |
500м,шағылдырғышсыз |
|
Өлшеу дәлдігі |
Арақашықтық: ± 2см Бұрыш: ±0,1° |
|
Сканерлеу уақыты |
Орташа уақыты:7мин |
|
Көру өрісі |
Бұрылу бұрышы: 0°- 360° Көтеру бұрышы: 0°- 310° |
|
Қуаты |
21В тұрақты тоқ |
|
Қорғану классы |
Су және шаң өткізбейтін корпус |
|
Жұмыс істеу ортасы |
-30°С дан + 60°С |
|
Салмағы |
7,2 кг |
Жер асты қазбаларының басты параметірлері болып олардың жылдамдығы, дәлдігі, өлшеу қашықтығы кіреді. Ал модель түрлері жұмыстың қандай мақсатта қолданылуына байланысты таңдалады. Шахта алабында қолдануға ыңғайлы әрі жылдам моделінің бірі GeoSight компаниясының MINEWISE жүйесін қабылдауға болады.
№ 1 камераны сканерлеу үшін лазерлік сканерді көлденең орнату әдісі қолданылды. Түсірілім таулардың кесінділерінен жүргізілді. Тереңдігі 346 м, онда қазылған кеңістікке енгізілген көлденең рельс бекітілген тік тіректер орнатылды (1-сурет). Сонымен қатар жер асты лазерлі сканері 150 метрге дейінгі қашықтықтан басқарылады. Жәнеде кабельмен, эмулятор, WIFI арқылы жалғанады. Жобалық көріністерді 3D моделінде корсету үшін Surpac бағдарламасы қолданылады.
Сканерлеу деректерін одан әрі өңдеу берілген жазықтықтар бойынша — кесінді саңылауының осі арқылы, қорлар (кесінді саңылауының осіне параллель), сондай-ақ траншеялық қуақаз бойынша бойлық қима бойынша нүктелер бұлттарының тілімдерін құруды қамтыды. Сканерлеу деректерінің тығыздығы көп жағдайда үздіксіз бетті жасамай-ақ, нүктелердің бұлтына тікелей кесулер жасауға мүмкіндік береді [1]. Тау-кен өндірісінің деректерін өңдеу мамандандырылған SurPac жүйелердің көмегімен жүзеге асырылады, бұл әлемдегі ең танымал тау-кен геологиялық пакеті. Ол пайдаланудың қарапайымдылығы, үш өлшемді графика және жұмыс процестерін автоматтандыру мүмкіндігі арқылы тиімділік пен жұмыс дәлдігін қамтамасыз етеді. Аталмаш бағдарлама әлемнің 90-нан астам елінде жерасты тау-кен жұмыстарын, ашық игеруде және әртүрлі гео-барлау жобаларын қолдайтын әлемдегі ең көп қолданылатын бағдарламалық жүйесі болып табылады. SurPac тау-кен өнеркәсіпорындарына кен орындарының қорларын есептеуге және бағалауға және пайдалы компонентті тиімді және ұтымды өндіруді жоспарлауға мүмкіндік береді.
Сурет 1. GEOSIGHT жерасты лазерлі сканерімен жұмыс жасау барысы
Бағдарлама келесі мәселелерді шешуге мүмкіндік береді:
— геологиялық және қорларды модельдеу;
— ақпараттық деректерді басқару;
— бағалау және модельдеу;
— тау-кен жұмыстарын жоспарлау;
— түсіріс жұмыстарының ділдігі мен кен сапасын бақылау.
Құрылатын жобаның түріне қарамастан: карьер немесе жерасты тау-кен жұмыстары, SurPac тау-кен инженерлерін барлық қажетті құралдармен қамтамасыз етеді. Оның ортасында кенді максималды алу шарты бір мезгілде борттық және минималды өнеркәсіптік құрамның кондицияларына қатысты жобаның талаптарына және тау жыныстарының тұрақтылығына қойылатын талаптарға сәйкес келетін жоба жасауға болады. Surpac бағдарламасында кен орнының 3D моделі арқылы кен орнының кез келген жоспарланған бөлігінің айырмашылығын анықтауға болады. 3D сканерлеуді қолдану топырақ көлемін тез және дәл есептеуге және маркшейдерлік жоспарларды салуға мүмкіндік береді [6].
Келіншектау кенорнында жерастындағы қол жетімсіз аумақтарды және 245-ші горизонт пен 275-ші горизонты маркшейдерлік-геодезиялық түсіріс жұмыстарын optech жерасты лазерлік сканерді қолдану арқылы жүргізу, маркшейдерлік түсірілім деректерін камералдық өңдеу және Surpac бағдарламасында кен орнының 3D моделін алу нақты игерілген таужыныстарының мөлшерін, жоспардың орындалуын, нақты тау-кен жұмыстарының көлемін есептеуге, сонымен қатар адам факторына байланысты есептеу процесінде кездейсоқ қателік ықтималдығын жояды (2-сурет).
Лазерлік сканерлеу жер асты кенішінің күрделі және қауіпті жағдайларында қолданылуының әмбебаптығы кәсіпорынның басқа маркшейдерлік міндеттерін шешуде маңызды рөл атқарды. Бірнеше сериялық сканерлеу серияларын орындау нәтижесінде камераның әртүрлі үш өлшемді модельдері алынды, бұл оның геометриялық параметрлерін талдауға болатындығын дәлелдеді. Жобаны салыстыру кезінде әр қабатты ұсақтағаннан кейін жер асты камерасының бетінің нақты контурлары кенді алудың көрсеткіштерін анықтап, алынған көрсеткіштер мен тәуелділіктерді қарастыру блокты өңдеудің келесі кезеңдерінде оларды оңтайландыру шараларын жасауға мүмкіндік берді.
Сурет 2. Келіншектау кенорны қазбаларының 3D моделі
Қортынды. Осылайша, Келіншектау кенорнындағы жерасты тау-кен қазбаларының игерілген көлемінің 3D моделін алуобъектінің нақты геометриялық сипаттамаларын және сыртқы кеңістікке қатысты бағдарлау параметрлерін алуды қамтамасыз етеді. Бұл жұмысшының жер асты қуысында болуын азайтуға (немесе мүлдем болдырмауға), сонымен қатар объектінің қорытынды құжаттамасында пішін мен құрылымды егжей-тегжейлі зерттеуге, өлшеу жүргізуге, ішкі жағдайды визуалды бағалауға жарамды форматтарда алуға мүмкіндік береді.
Әдебиет:
- 1 А. Г. Циношкин, В. А. Редькин, Создание 3D модели месторождения и подсчет объемов горных работ при календарном планировании с использованием программного обеспечения AutoCadCivil 3D, на примере Апсатского каменноугольного месторождения. МАРТ, 2017, “УГОЛЬ”. С.66–69.
- Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П., Сабянин Г. В. Методология построения инновационных технологий освоения жильных месторождений // ФТПРПИ. 2011. № 4. С. 86–94.
- Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В., Радченко Д. Н. Расширение сырьевой базы горнорудных предприятий на основе комплексного использования минеральных ресурсов месторождений // Горный журнал. 2013. № 2. С.86–90.
- Нурпеисова М. Б., Солтабаева С. Т., Кожаев Ж. Т. Инновационные методы съемки подземных полостей //Горный журнал Казахстана, № 7, 2017.
- Наземные лазерные сканеры [Электронный ресурс] URL:https://alfascaner.ru/catalog/nazemnyie-lazernyie-skaneryi/kopiya-proizvoditel-4/kopiya-teledyne-optech-cms-v500.html (дата обращения: 28.02.2022).
- Овчаренко А. В. Сканирование подземных пустот и полостей 3D-cканированием. Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей ГИ УрО РАН, ПГНИУ, Пермь, 2015. С. 161–163.
