Автор: Кевин П. Корбли
LiDAR – это быстрый и относительно дешевый метод сбора топографических данных с воздуха, которые могут сыграть решающую роль в успехе и безопасности горнодобывающей промышленности. Канадская инженерная, картографическая и геодезическая компания «McElhanney Consulting Services ltd.» специально для этапа зондирования и добычи в горнодобывающем деле разработала два новых метода картирования и использовала технологию LiDAR для получения данных о структуре поверхности и тектонических особенностях, которые из-за плотного растительного покрова нельзя было увидеть на обычных аэрофотоснимках и фотографиях со спутников.
«McElhanney» проверила пригодность созданных с применением LiDaR цифровых моделей (ЦМР) открытых участков поверхности для обнаружения линеаментов и разломов в районе добычи золота в Британской Колумбии. Линеаменты представляют собой линейные структуры на поверхности земли, которые указывают на сложные подземные геологические структуры, среди которых сломы, разрывы и другие особенности, такие как столкновение различных типов горных пород. Шириной обычно всего полметра, линеаменты могут в длину растянуться на несколько километров. Из-за большой протяженности их трудно распознать с земли. Но с воздуха, если они закрыты растительностью или неплотными отложениями, их обычно еще труднее увидеть.
«Линеаменты дают указания на геологию под поверхностью земли и являются ценным помощником для геологического картирования. Это, в свою очередь, представляет собой важнейшую часть любой экспедиции по поиску и добыче золота, – объясняет руководитель проекта компании «McElhanney», кандидат наук Азаде Кузаре. – Геологи могут интерпретировать образцы и направления этих структур, поскольку многие месторождения золота находятся там, где имеются определенные геологические структуры. Эти данные они используют при выборе и расстановке приоритетов возможных мест разведки».
Необходима высокая плотность точек
«Ключ к изучению геологии скрытой поверхности – эффективный воздушный импульсный сканер или LiDAR», – продолжает Кузаре. «McElhanney», располагающая тремя LiDAR сканерами воздушного базирования и двумя ADS-цифровыми камерами (все приборы производства Leica Geosystems), начала проект с картирования линеаментов с помощью Leica ALS60, а затем обратилась к более мощной системе 500 кГц ALS70-HP.
Эти LiDAR системы имеют необходимую минимальную плотность – 2 точки на кв. м. Такая плотность нужна, чтобы создавать цифровые модели высоких отметок рельефа с хорошей точностью и разрешением, которые необходимы для обнаружения узких линейных особенностей поверхности. В рамках пилотного проекта в Британской Колумбии «McElhanney» использовала LiDAR для набора данных с высоты 2500 – 3000 метров над уровнем моря.
«ALS-LiDAR от Leica Geosystems работает с высокой частотой импульса, чтобы можно было точно установить, что сигналы пробились через растительность. Это необходимо для распознавания линеаментов шириной не более 50 см, – рассказывает Кузаре – Кроме того, благодаря высокой мощности устройства получилось собрать плотные точечные данные при высокой скорости полета, что сэкономило время и деньги».
Оседание грунта
Идея компании «McElhanney» о наблюдении оседания грунта возникла в Саскачеване, где добывались и перерабатывались на удобрения калийные соли. При добыче калийных солей существует более серьезная опасность оседания грунта, чем при добыче других минералов, т.к. месторождения этих солей находятся в мягких образованиях горных пород, структура которых абсолютно не предназначена для строительства штолен. Вследствие этого места добычи калийных солей должны непрерывно контролироваться на предмет оседаний поверхности над шахтой и в ее непосредственной близости.
«Оседание грунта над шахтой указывает на опасность обвала или обрушения», – поясняет Кузаре и добавляет, что оседания и подъемы поверхности земли в радиусе до 5 километров от места добычи в любом направлении могут вызвать серьезные проблемы. Не говоря об опасности для людей и оборудования в штольне, движения грунта в затронутом районе могут привести к повреждением трубопроводов, улиц и фундаментов зданий.
Контроль над оседанием грунта в рудниках по добыче калийных солей и при разработке других минералов обычно происходит с помощью традиционных методов измерений. Они дороги и требуют много времени. После сотни успешных проектов с применением LiDAR, многие из которых проводились в энергетической сфере и горнодобывающей промышленности, компания «McElhanney» придерживается мнения, что установленный на самолете LiDAR – самый быстрый и дешевый метод контроля над оседанием грунта. С высотной точностью 10 см, которая достигается при создании цифровых моделей рельефа с помощью лазерных сканеров Leica ALS60 и Leica ALS70, могут быть идентифицированы движения поверхности земли вверх или вниз, указывающие на возможную опасность в районе добычи. «McElhanney» советует проводить сбор первого базового набора данных над каждым участком добычи месторождений, а потом каждый год выполнять повторный пролет для фиксации данных. Если замечены оседания грунта, необходимо совершать более частые полеты для контроля поверхности земли и одновременно принимать меры предосторожности на шахте.
Для того чтобы проникнуть сквозь растительный покров вокруг места разработки и получить точные данные, здесь, как и при картировании линеаментов, решающим фактором является высокая частота импульса LiDAR сенсоров, убежден Кузаре.
Leica ALS70 – один из немногих мощных многоимпульсных лазерных сканеров, устанавливаемых на самолеты. Его характеристики позволяют создавать цифровые модели рельефа земли такого качества, которое необходимо для задач горнодобывающей промышленности.