Определение фактического состояния шахтного ствола и его крепи на основе данных лазерного сканирования

Представлены результаты лазерного сканирования в 2025 г. на действующем руднике шахтного ствола с применением сканера SLAM CHCNAV RS10. Показаны перечень выполненных работ, скорость их проведения, дана интерпретация результатов исследований. Представлен порядок обработки полученного облака точек ствола, проведен анализ результатов исследований его состояния. Впервые установлено, что лазерное сканирование позволяет определить большое количество необходимых параметров и показателей, которые обеспечивают эффективность, безопасность и облегчают процесс ведения горных работ: фактическое состояние и работоспособность действующей выработки; места поломки крепи, в т.ч. на визуально ненаблюдаемых участках выработки; объемы добычи твердых полезных ископаемых как открытым, так и подземным способами; параметры крепи или систем крепления выработок; категории устойчивости массива; соосность расположения камер и целиков в условиях применения камерных систем разработки; лишний объем вывозимой горной породы на каждый 1 пог. м выработки при увеличении ее проектного сечения и др. Сканирование выработки сканером SLAM CHCNAV RS10 позволяет упростить маркшейдерские измерения и эффективно проводить мониторинг развивающихся деформационных процессов. Периодическое сканирование выработки позволяет определить тенденцию ее деформирования и участки напряженно-деформированного состояния крепи или системы крепления выработки, потенциальные участки поломки крепи.

Еременко В. А., Брагин А. А., Гридин Д. Ю., Бырылова Е. К., Юрина С. В. Определение фактического состояния шахтного ствола и его крепи на основе данных лазерного сканирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 6. – С. 53–67. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_6_0_53.

Еременко Виталий Андреевич — д-р техн. наук, профессор РАН, директор научно-исследовательского центра «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии», профессор кафедры физических процессов горного производства и геоконтроля Горного института НИТУ МИСИС, e-mail: prof.eremenko@gmail.com,
Брагин Александр Александрович — канд. техн. наук, директор по развитию АО «ПРИН», e-mail: baa@prin.ru,
Гридин Денис Юрьевич — пресейл-инженер, АО «ПРИН», e-mail: gdy@prin.ru,
Бырылова Екатерина Константиновна¹ — лаборант-исследователь, e-mail: byrylovaa.ek@gmail.com,
Юрина София Витальевна¹ — лаборант-исследователь, e-mail: syvpur@gmail.com,
¹ Научно-исследовательский центр «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии» Горного института НИТУ МИСИС.

Еременко В.А., e-mail: prof.eremenko@gmail.com.

1. Дмитриев С. В. Разработка инструментальных средств проведения объемного сканирования и профилирования подземных выработок // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2021. — Т. 13. — № 3. — С. 22—27.

2. Вальков В. А., Валькова Е. О., Мустафин М. Г. Методика уточнения цифровых моделей рельефа открытых горных выработок по материалам лазерного сканирования и аэрофотосъемки // Маркшейдерия и недропользование. — 2023. — № 3(125). — С. 40—52.

3. Выстрчил М. Г., Мукминова Д. З., Балтыжакова Т. И., Парамонов В. Г., Валькова Е. О. Анализ деформационных процессов по данным маркшейдерских лазерно-сканирующих и фотограмметрических съемок // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 2. — С. 78—98. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_2_0_78.

4. Охотин А. Л., Беляев Е. Н. Мобильное лазерное сканирование подземных горных выработок на основе средств инерциальной навигации // Маркшейдерский вестник. — 2011. — № 6(86). — С. 31—34.

5. Тарасов В. В., Аптуков В. Н. Мониторинг деформации бетонной крепи шахтных стволов с помощью лазерного сканирования // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 5. — С. 188—195.

6. Pleshko M. S., Pankratenko A. N., Pleshko M. V., Nasonov A. A. Assessment of stress—strain behavior of shaft lining in bottomhole area during sinking by real-time monitoring and computer modeling data // Eurasian Mining. 2021, no. 1, pp. 25—30.

7. Плешко М. С., Голембо О. Д. Методика определения параметров торкрет-бетонного крепления шахтных стволов, пройденных способом бурения // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2024. — № 2. — С. 403—415.

8. Ступник Н. И., Попов С. О., Азарян В. А., Караманиц Ф. И. Исследование параметров развития деформационных процессов в подземных горных выработках с использованием автоматизированной системы лазерного сканирования // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 70—73.

9. Друзь Р. А., Протасова А. В., Асафьев И. А., Корытов А. С., Охунов Ш. Р. Сравнение результатов подсчета объемов подземной горной выработки с применением тахеометра и наземного лазерного сканирования / Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований. Материалы Международной научно-технической конференции. Вып. 22. — Иркутск: ИрНИТУ, 2022. — С. 202—204.

10. Рахаткулов Д. Х., Зайнитдинова Р. М. Моделирование горных выработок с применением лазерного сканирования // Научные исследования и разработки молодых ученых. — 2016. — № 9-1. — С. 148—152.

11. Мельников В. Г., Григоров А. М. Патент № 2810350 C1 РФ, МПК E21C 39/00, G01C 7/06, G01B 11/16. Способ автоматизированной поверхностной диагностики технического состояния подземных горных выработок: № 2023119786: заявл. 27.07.2023: опубл. 27.12.2023.

12. Wang Y., Song W., Lou Y., Zhang Y., Huang F., Tu Z., Liang Q. Rail vehicle localization and mapping with LiDAR-vision-inertial-GNSS fusion // IEEE Robotics and Automation Letters. 2022, vol. 7, no. 4, pp. 9818—9825.

13. Wang Y., Lou Y., Song W., Tu Z. A tightly-coupled framework for large-scale map construction with multiple non-repetitive scanning LiDARs // IEEE Sensors Journal. 2022, vol. 22, no. 4, pp. 3626—3636.

14. Wang Y., Lou Y., Zhang Y., Song W., Huang F., Tu Z. A robust framework for simultaneous localization and mapping with multiple non-repetitive scanning lidars // Remote Sensing. 2021, vol. 13, no. 10, p. 2015.

15. Wang Y., Lou Y., Song W., Tu Z., Zhang S. Simultaneous localization of rail vehicles and mapping of surroundings with LiDAR-inertial-GNSS integration // IEEE Sensors Journal. 2021, vol. 22, no. 14, pp. 14501—14512.

16. Сидоров Д. В., Пономаренко Т. В. Методология оценки геодинамического состояния природно-технических систем при реализации проектов освоения месторождений // Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 49—52.

17. Еременко В. А., Айнбиндер И. И., Марысюк В. П., Наговицин Ю. Н. Разработка инструкции по выбору типа и параметров крепи выработок рудников Талнаха на основе количественной оценки состояния массива // Горный журнал. — 2018. — № 12. — C. 101—106.

18. Лушников В. Н., Еременко В. А., Сэнди М. П., Косырева М. А. Выбор анкерной крепи для выработок, пройденных в шахтах, склонных к горным ударам // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2017. — № 3. — С. 86—95.

19. Dai X., Song W., Wang Y., Xu Y., Lou Y., Tang W. Lidar—inertial integration for rail vehicle localization and mapping in tunnels // IEEE Sensors Journal. 2023, vol. 23, no. 15, pp. 17426—17438.