Результаты испытаний Geoscan Gemini в условиях магнитных аномалий карьеров компании «Северсталь» | ГК Геоскан

Результаты испытаний Geoscan Gemini в условиях магнитных аномалий карьеров компании «Северсталь»

Результаты испытаний Geoscan Gemini в условиях магнитных аномалий карьеров компании «Северсталь»

Аэрофотосъемка с беспилотных воздушных средств все чаще приходит на смену традиционной пешей геологоразведке. Это удобно и позволяет получить значительно больше данных за меньший промежуток времени.

Возможности применения БВС при проведении горных работ достаточно широки. С помощью дронов ведётся сбор данных для расчета объёмов полезных ископаемых и составления обзорных карт районов их добычи, управление работами, где ручной труд заменяют механизмы для выполнения опасных и монотонных операций.

Высокая скорость съемки и детализированность снимков позволяют мониторить технологические процессы во время проведения открытых горных работ. Среди таких процессов: буровые, взрывные работы, формирование породных отвалов, поиск опасных участков в карьере. Также с помощью дронов строятся трёхмерные модели карьеров, которые служат основой для проектирования. Цифровая модель позволяет оценить текущий статус выполнения горных работ и изменения в состоянии горного массива. Это способствует автоматизации всего процесса извлечения полезных ископаемых, что приводит к снижению затрат на добычу.

Предприятия компании «Северсталь» активно работают с ГИС-платформами. Так, на площадке Череповецкого металлургического комбината с 2020 года внедряется отечественная цифровая платформа для создания ортофотопланов и трехмерных моделей объектов строительства. При этом аэромониторинг с помощью БВС позволяет работать с данными в области производственных процессов, строительного и складского контроля.

АО «Карельский окатыш» – ведущий комбинат по добыче и переработке железной руды в России. Разработка железорудных месторождений открытым способом ведётся на пяти карьерах: Центральный, Южный, Северный-2, Северный-3 и Западный с глубинами от 55 до 345 метров. Для эффективной работы необходимо поддерживать цифровые модели карьеров и отвалов в актуальном состоянии. Для этого регулярно проводятся несколько видов съёмок: основной – тахеометрическая съёмка, а также наземное сканирование и аэрофотосъёмка.

Облако точек
Цифровая модель

Облако точек и цифровая модель местности с развала взорванной горной массы.

Аэрофотосъёмка развалов взорванной горной массы позволяет дополнять модели карьеров и повышать качество краткосрочного планирования горных работ. Снимают в основном локальные участки, и их размер зависит от объёма взрываемого блока. Дополнительно аэрофотосъёмку проводят для торфяных разработок, песчаных карьеров и складов готовой продукции.

«Выбор в пользу такого вида съёмки происходит, в первую очередь, из-за более безопасного проведения полевых работ, которые можно делать в подходящих погодных условиях с меньшими трудозатратами практически круглый год», — комментирует маркшейдер карьера АО «Карельский окатыш» Владимир Шмелёв.

Опираясь на большой опыт эксплуатации комплекса Геоскан 401 «Геодезия» (всего с января 2018 года выполнено уже 464 полёта с общим временем налёта 119 часов), компания приняла решение расширить парк беспилотников. Выбор был сделан в пользу Geoscan Gemini, в первую очередь, из-за возможности съёмки точечных объектов внутри железорудного карьера, что сложно сделать с применением БВС самолётного типа.

Мультироторные системы Геоскан, в отличие от большинства других подобных систем, способны работать в условиях магнитных аномалий и электромагнитных помех. Обычно для навигации по азимуту в коптерах используется датчик магнитного компаса, который не может работать в подобных условиях. Инженеры компании Геоскан разработали алгоритм, который позволяет осуществлять полёт без магнитного компаса на основе данных, получаемых от GNSS-приемника.

Летом этого года провели масштабное тестирование для апробации новейшего комплекса в условиях магнитных аномалий месторождений предприятия.

Компактный и мобильный Geoscan Gemini обеспечил требуемое качество выходных материалов на всех объектах тестирования. При этом ему потребовалось меньшее количество пространства как для взлёта и посадки, так и для непосредственного проведения съёмки.

Маркшейдеры компании провели съемку трех участков: на поверхности карьера в условиях небольших магнитных аномалий, внутри карьера на средней глубине и на дне крупнейшего карьера с самой большой амплитудой магнитных аномалий.

Один из полётов Geoscan Gemini был проведен на дне Центрального карьера на высоте 70 метров (с пространственным разрешением 1.8 см/пикс), при этом была получена плановая точность до 5 см и точность по высоте до 10 см. Испытания начинали с простых условий, заканчивая сложными. Максимальная измеренная величина магнитного поля - 150000 нТл (нормальный фон 52000 нТл, любое отклонение от этой величины является аномалией).

Облако точек
цифровая модель местности с глубины 345 метров

Облако точек и цифровая модель местности с глубины 345 метров. Высота полёта 70 метров.

Было установлено, что аэрофотосъёмка участков позволила сократить время на полевые работы в 2 раза. Работа специалистов по мониторингу карьеров стала безопаснее и требует меньшей физической нагрузки (например, при наземном сканировании имеются повышенные риски, связанные с неоднородностью рельефа и труднодоступностью отдельных областей). Отсутствуют затраты на подготовку и зачистку подъездных путей к точкам сканирования (в основном в зимний период). Также отсутствует риск потери данных о результатах массового взрыва породы на следующий день после проведения работ, так как аэрофотосъёмка – более оперативный способ получения информации, чем наземное сканирование.

Облако точек
цифровая модель местности с глубины 275 метров

Облако точек и цифровая модель местности с глубины 275 метров. Высота полёта 70 метров.

Характеристики построенных 3D-моделей участков карьеров полностью соответствуют требованиям компании-заказчика, что позволяет эффективно использовать их с уже имеющейся трехмерной основой рельефа.

Маркшейдер карьера АО «Карельский окатыш» Владимир Шмелёв отметил, что: «При всех имеющихся преимуществах простота сборки Geoscan Gemini – дополнительный плюс, обеспечивающий минимальное влияние человеческого фактора на результаты работ, т.к. возможные ошибки оператора БПЛА в данном случае практически исключены».

В дальнейшем планируется использовать Geoscan Gemini в основном для съёмки хвостохранилища и периодического мониторинга карьерных работ.