Современная система контроля устойчивости бортов карьеров на основе использования радаров MSR

А.Ф. Клебанов, к.т.н., зам. генерального директора ОАО «ВИСТ Групп»

М.А. Макеев, руководитель направления, ОАО «ВИСТ Групп»

Н.В. Монахов, инженер, ОАО «ВИСТ Групп»

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых очень важно обеспечить непрерывный мониторинг и прогноз устойчивости уступов, бортов карьеров и отвалов и не допустить их внезапных просадок, оползней и обрушений. Подобного рода опасные техногенные происшествия могут приводить к травматизму и гибели горнорабочих, влекут за собой повреждения и уничтожение техники, неизбежно приводят к ограничению транспортного доступа в карьер, к прекращению добычи полезных ископаемых на период ликвидации обрушения, оползня, вследствие чего нарушается производственный ритм и снижается производительность комплекса всего горнодобывающего предприятия.

Многолетняя практика работы большинства предприятий показывает, что небольшие движения или изменения в модели наблюдаемой части бортов карьера почти всегда становятся видимыми уже за несколько часов до их обрушения. Для надёжного обеспечения безопасных условий труда рабочего персонала и эксплуатации техники в карьерах их необходимо оснащать комплексной системой мониторинга и контроля сдвижений уступов и бортов. Одним из ключевых элементов такой системы служит радарная система мониторинга, обеспечивающая максимальную эффективность и достоверность обнаружения малейших деформаций бортов и откосов.

Общий вид радиолокатора MSR 300, приведенного в рабочее состояние

Общий вид радиолокатора MSR 300, приведенного в рабочее состояние

К числу самых передовых относятся технологии радиолокационных наблюдений, базирующиеся на использовании радара MSR (Movement & Surveying Radar), компании Reutech Mining. Компания Reutech Mining, которая находится в г. Стелленбош (ЮАР), занимается разработкой и применением радиолокационных систем уже 25 лет. В настоящее время в компании работает 160 инженеров и техников, производство соответствует стандарту ISO 9001. Клиентами компании стали международные и местные оборонные и горнодобывающие компании.

Радиолокаторам MSR не требуется доступ к исследуемому склону (борту карьера, откосу уступа), так как они могут работать с высокой скоростью сканирования на больших и малых расстояниях, – непрерывно, круглосуточно, при любой погоде (в т.ч. во время осадков). Например, MSR 200 может работать на расстоянии до 1200 м, MSR 300 – на расстоянии около 2500 м до сканируемого склона.

Радиолокатор системы MSR осуществляет мониторинг движения склонов, откосов уступов и бортов карьера (обнаружение сдвижения менее 1 мм), и своевременно передает тревожное сообщение. Благодаря этому персонал и оборудование могут быть заблаговременно выведены из опасной зоны. Уровни объявления тревоги и рассылки оповещений могут настраиваться горнотехническим персоналом предприятия произвольно для каждого участка. Обычно первый уровень включает оповещение инженеров-геомехаников о возникновении потенциальной проблемы. Самый высокий уровень тревоги предусматривает немедленную эвакуацию людей и оборудования из опасной зоны.

Вторая важная функция MSR состоит в определении абсолютного расстояния до отражающей поверхности или географического объекта. Эта функция, в сочетании с точной привязкой MSR к местной системе координат и угловой информацией, может быть использована для генерации маркшейдерских данных, а также – для решения других задач, например, расчета объемов вскрыши (добычи).

Общий вид радиолокатора MSR 300, приведенного в рабочее состояние

Общий вид радиолокатора MSR 300, приведенного в рабочее состояние

Система MSR полностью удовлетворяет требованиям контроля устойчивости бортов карьеров, так как обладает высокой точностью и надежностью измерительного оборудования, имеет коэффициент технической готовности, близкий к 100%, и обеспечивает возможность работы в тяжёлых климатических условиях (от –50° до +55°С) с достаточным временем обнаружения опасного участка борта (не слишком рано и не слишком поздно) и, что немаловажно, может быть интегрирована в существующие на карьере системы.

MSR может быть полностью географически привязанной.

Это достигается с помощью триангуляции из известных ориентиров на карьере с помощью прилагаемого тахеометра, что позволяет осуществлять импорт цифровой карты карьера и производить географическую привязку для всех выходных данных.

Различные слои информации цифровой карты карьера могут быть импортированы, т.е. можно будет импортировать слой, чтобы показать движения, связанные с различными типами пород.

MSR состоит из следующих основных узлов:

  • электрические и механические части радара;
  • антенна;
  • приемо-передатчик;
  • устройство наведения антенны (APU);
  • тахеометр;
  • дорожный прицеп с выдвижными опорами;
  • электроника и система управления;
  • блок питания.

Радиолокатор MSR обычно представляет собой автономную установку, располагающуюся в специальном внедорожном прицепе. В прицепе размещены блок питания MSR, системы управления и электроники, обеспечивающие защиту системы позиционирования, элементов радара, а также визуальный интерфейс оператора MSR. Блок питания обеспечивает автономную работу MSR в течение длительного периода времени (обычно от трех дней до одной недели) без вмешательства пользователя. В состав блока питания входит генератор, работающий в паре с дизельным двигателем, который запускается автоматически при необходимости зарядки аккумуляторов. Прицеп имеет выдвижные опоры для выравнивания и стабилизации MSR во время работы. Приемо-передатчик (RSU) и антенна генерируют радиосигнал, который используется для получения точного измерения и обнаружения небольших движений на склоне. Устройство наведения антенны, располагающееся на верхней части прицепа, используется для осуществления сканирования борта, подлежащего мониторингу.

Уровни надёжности различных методов мониторинга устойчивости бортов карьеров (по данным многолетних исследований на предприятиях Anglo American Platinum)

Блок контроллера обрабатывает сигнал от RSU и за счет использования программных алгоритмов генерирует информацию о стабильности склона и различные данные обследования. В состав MSR также входят система контроля окружающей среды, которая используется для компенсации изменений атмосферных условий, и модуль связи, обеспечивающий удаленную передачу данных.

Последовательность работы радиолокационной системы можно описать следующим образом:

  • в момент начала съемки определяется позиция радара в местной системе координат;
  • производится сравнение полученных данных с показаниями других датчиков;
  • выполняется интеграция с цифровой моделью плана горных работ и обнаруживаются сдвижения;
  • зарегистрированные сдвижения сравниваются с известными геологическими аномалиями;
  • проводится экспорт полученного облака точек в другие программные системы.

К преимуществам системы MSR также следует отнести:

  • использование системы Rapid Align для определения ранее отсканированных данных внутри новой области сканирования и автоматической синхронизации для учета предыдущих измерений;
  • возможность маркшейдерской съемки и построения 3D модели в режиме реального времени с любой точки;
  • учет взрывных работ при расчетах;
  • мобильность (время развертывания и привязки – 15–30 мин);
  • сохранность истории сканирования между движениями;
  • простое ПО для использования персоналом.

К отличительным свойствам системы MSR относятся:

  • просмотр тенденций сдвижений сразу нескольких участков;
  • простое добавление и удаление элементов;
  • обнаружение горного оборудования и его учет при расчетах;
  • интегрированность с GeoMoS, Quickslope и Trimble 4D;
  • отображение точек на радаре;
  • просмотр тенденций точек;
  • сдвиг точек отображается на радаре;
  • создание и обновление цифровой трехмерной модели;
  • экспорт данных в режиме реального времени;
  • отображение существующих измерений.

С учётом всего вышеотмеченного можно сделать вывод, что радиолокационная система MSR может применяться для наблюдений за опасными участками бортов карьера, под которыми проводятся те или иные виды горных работ (БВР, погрузо-выемочные работы, очистка берм и оборка уступов и др.) и требуется постоянный контроль по обеспечению безопасных условий работы людей и машин. Использование вместо прицепа полноприводного автомобиля обеспечит практически моментальное развертывание системы мониторинга опасных участков бортов карьера там, где оно срочно необходимо.

Особенно эффективно применение радиолокационной системы MSR на предприятиях, использующих Автоматизированную систему диспетчеризации горно-транспортного комплекса «КАРЬЕР», так как техника и персонал автоматически оповещаются с помощью сообщений системы о возникновении опасных ситуаций.

Центральный офис ОАО «ВИСТ Групп»

107078, Москва, Докучаев переулок, д. 3, стр. 1

тел.: +7 (499) 975-2217, 975-3394 факс: +7 (499) 975-1846

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.  • www.vistgroup.ru

Ключевые слова: открытые горные работы, контроль, автоматизированная система диспетчеризации, радар, высокая точность и надежность

Журнал "Горная Промышленность" №1 (119) 2015, стр.75