Введение к работе
Актуальность темы. -Непрерывный рост капитального строительства в нашей стране постоянно требует увеличения объемов добычи строительных материалов на нерудных карьерах. Производство строительных материалов относится к одной из важных отраслей народного хозяйства, а ее продукция отличается большим многообразием. Около 2200 небольших горных предприятий Минстройматериалов СССР разрабатывает более 30 видов полезных ископаемых. В последние года произошло объединение мелких производств в более крупные,-что позволило обновить технику и технологию горных работ. За счет этого возросли объемы добычи с 20 сотен миллионов до Імдрд. 700 млн. кубических метров в год. В среднем объемы добычи удваиваются за каждые 15 лет."
Технология горных работ'с использованием землеройной техники большой производительности обеспечивает быструю подработку уступов, что, в свою очередь, обуславливает значительное увеличение топографо-геодезических ^абот на карьерах.
Применяемые в настоящее время на .горных комбинатах геодезические методы с традиционной ручной графо-аналитической технояо- -гией обработки материалов не обеспечивают в достаточной мере потребностей производства ввиду их малой эффективности. Поэтому совершенствование маркшейдерских работ на нерудных месторождениях, доведение их до уровня передовой технологии горно-рудной промышленности является актуальной проблемой на современной этапе. Один из' путей ее рсзния - использование наземной стереофо-тогракметрической съемки с применением методов цифрового.модели-' рования на базе универсальных стереоприборов и ЭВМ. Это позволя-' ет увеличить производительность маркшейдерского труда в 5-Ю раз, обеспечить надежное определение объемов горных выработок, повысить качество исполнительных картографо-геологичєских материалов;
Цель настоящей работы - совершенствование, с учетом новейших достижений науки и техники, маркшейдерских работ по определению объемов горных выработок и составлению исполнительных картографо-геологичєских материалов с применением методов наземной стереофогограмметрической съемки и цифрового моделирования на нерудных карьерах.
-k -
Для достижения этой цели потребовалось:
изучить накопленный опыт маркшейдерских работ на крупній угольных и рудных разрезах, особенностей строения рельефа неруд-. пых месторождений с целью модификации существующей методики их маркшейдерской съемки;
разработать алгоритмы аппроксимации искусственных форм рельефа и на их основе построить цифровую модель рельефа и ситуации карьера с помощью современной измерительной техники и ЭВМ;
разработать методику автоматизированного определения объемов извлеченных горных масс, составления планов карьера средствами машинной графики;
усовершенствовать алгоритм сгущения планово-высотного съемочного обоснования фототеодолитной съемки карьеров с односторонним развитием горных работ;
исследовать эффективность использования нетопографических-фотокамер для комбинированной наземной досъемки закрытых участков карьера, усовершенствовать способ аналитической обработки неметрических снимков;
создать подсистему программной автоматизированной обработки полевой и фотограмметрической информации на базе ЭВМ.
Научная новизна работы заключается в. следующем:
разработан новый метод аппроксимации образующих вертикальных сечений уступов кубическими полиномами .(сплайн-функциями). Ка его основе разработана цифровая модель рельефа, представленная в виде пространственной решетки, узлы которой находятся в пересечении горизонтальных и вертикальных сечений горизонта;
методика итерационного вычисления объемов горных выработок
по цифровой иодели .рельефа по методу горизонтальных сечений'с:пе-'
ременным ршгом;
усовершенствован алгоритм развития пространственной аналого-акадитической фототриангуляции способом вставки точек в г.есткий угол на карьерах с односторонним развитием горных работ;
разработан алгоритм сгущения плановых точек способом треугольников, на оонове которого, предложен новый метод аппроксимации линий бровок уступов для построения контурных плановкарьера средствами машинной графики системы ЛСК-І (КИИПГ);
создан и.апробирован в условиях карьера образец универсальной фотокіімгра на базе теодолита 2Т2 и фотоаппарата "Ккев-3"
для комбинированной досьемки рабочих уступов;
предложена методика аналитической обработки неметрических снимков на основе метода проективной стереофотограмметрии;
разработан блок сопряжения универсального стереоприбора "Технокарт" с микроЭВЫ "Электроника ДЗ-28", что обеспечило автоматический ввод координат снимков, дальнейшую их обработку на ЭВМ непосредственно в процессе измерений;
создана подсистема программной автоматизированной обработки полевой и фотограмметрической информации на базе ЭВМ ЕС 1035 и микроЭВМ "Электроника ДЗ-28".
Методы исследований. 3 теоретическом аспекте предлагаемый метод цифрового моделирования топографии нерудного карьера базируется на основных математических положениях наземной стереофото-грамметрической съемки.
Работа выполнена путем комплексного проведения теоретических, лабораторных и натурных исследований на производственных участках ПО "Гранит", "Доломит" Министерства строительных материалов БССР в течение I93I-I9S8 годое. Основная часть задач решалась аналитическими методами цифрового моделирования с использованием топографических и нетопографических фотокамер, универсальных стереоприбороз и ЗВМ.
Методика исследований включает в себя: анализ.современно- го состояния топографо-гсодезического обеспечения горных разработок, существующих методов цифрового моделирования топографических поверхностей с точки зрения возможности их использования в практике маркейдерскмс работ на нерудных карьерах, постановку, проведение эксперимента, математическое моделирование и исследование его точности.
Практическая ценность и реализация работы. Метод позволяет в сжатые сроки провести сценку состояний карьера, с достаточной точностью определить объемы добычи стройматериалов. Он мелет быть включен в качестве самостоятельного модуля в автоматизированную систему топографо-геодезического обеспечения нерудных месторождений, что способствует повышению производительности труда маркшейдерски работ.
Разработки автора проверены и частично внедрены в производственном объединении "Гранит" БССР. Ожидаемый экономический эффект составляет порядка 7,6 тысяч рублей в год на один кв.км пло-цади карьера.
Полученные результаты диссертации могут быть рекомендована для поиска местоположения горизонталей, ограничивающих заданную площадь или объем при проектировании водохранилищ, рекультива- ции отработанных карьеров.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение:
на научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения В.В.Попова (БШ, г.Минск, 1987);
на научно-производственной конференции "Геодезическое обеспечение народного хозяйства-БССР" (предприят. ГУГК, г.Минск, 1988);
на научно-технических конференциях профессорско-преподава- . тельского состава Белорусского политехнического института (I98I-I989 г.г.);
на научном семинаре кафедры фотограмметрии и вычислительного центра ШИГАиК (г.Москва, 1989); ,
на научно-методическом семинаре по применению дистанционных методов в исследованиях динамики природных явлений (ПО "Белорус-геология", г.Минск, 1990);
на республиканском научно-техническом семинаре "Оценка влияния хозяйственной деятельности' на геологическую среду" (ПО "Бе-лорусгеология", г.Минск, 1990)..
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в семи научных статьях и четырех отчетах, по научно-исследовательским работам, выполненным при личном участии автора в период I98I-I988 г.г. (» гос.per. 01 .30000082, 81039846).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и. приложений, ре объем составляет: 138 стр. машинописного текста, 2к рисунков, 2 таб*-лиц, 154формул,57 стр-. приложений. Список использованной литературы включает 92 наименования, в том числе І1 на иностранных .языках.