Parametric deformation assessment of underground workings based on laser scanning

Abstract

Статья посвящена всестороннему исследованию геодезических методов контроля деформационных процессов в подземных горных выработках, в частности, методике параметрической оценки деформаций на основе лазерного сканирования. В работе разработан новый комплексный подход, в котором в качестве основных характеристик деформаций подземных выработок используются определяемые непосредственно с помощью лазерного сканера изменения площадей их сечений: поперечного (ΔS) и продольного (ΔP) площадных параметров. Основное внимание уделено интеграции современного лазерного сканирования и классических тахеометрических измерений, обеспечивающих высокую точность контроля устойчивости горного массива, а также последующему расчету коэффициента структурного ослабления пород (К_со) и коэффициента Пуассона материала на основе полученных параметров.

Экспериментальные исследования были успешно проведены на двух глубоких горизонтах юго-восточного рудного тела (ЮВРТ) с помощью сканера MINEiGeoSight с интервалом в пять месяцев и реализованы путем взаимного сопоставления трехмерных цифровых моделей. Уточненные данные наглядно продемонстрировали закономерности неравномерного расширения сечений горных выработок и охарактеризовали тенденции сдвижения массива горных пород. Применение лазерного сканирования позволило точно выявить критические и опасные зоны деформации, а также получить точные геометрические модели изменяющихся участков.

Проанализировано влияние тектонических и гравитационных нагрузок на устойчивость выработок, а также полностью доказано воздействие напряжений на глубоких горизонтах. В целях повышения безопасности горных работ разработаны соответствующие практические рекомендации по организации регулярного геодезического мониторинга с учетом данной параметрической оценки. Полученные результаты являются крайне полезными для маркшейдеров, геомехаников, инженеров-строителей и специалистов по подземному строительству для широкого применения в практической деятельности и производственном опыте.