Мониторинг деформации грунта в горнодобыче

Мы используем спутниковый InSAR для мониторинга движений грунта на открытых и подземных рудниках и в хвостохранилищах. Наша работа помогает операторам выявлять неустойчивость откосов, оседание поверхности и движение дамб по всему объекту - включая удалённые участки, недоступные для полевых приборов.

Где InSAR приносит пользу

Условия горных работ	Что выявляет InSAR
Открытый карьер	Деформация бортов и неустойчивость уступов
Подземные выработки	Мульды оседания и зоны обрушения
Хвостохранилище	Движение дамбы и накопителя
Заброшенные или закрытые рудники	Исторические картины оседания

Мониторинг устойчивости откосов и бортов открытых горных выработок

Борта и уступы карьера часто движутся медленно перед разрушением. Спутниковый InSAR измеряет это движение по всему карьеру и его высоким бортам, не размещая никаких приборов на откосе, возвращая десятки тысяч точек измерения, которые превращают разрозненные наблюдения в непрерывную картину того, где грунт устойчив, а где начинает двигаться. Поскольку радарный архив охватывает несколько лет, мы также можем восстановить поведение откоса до начала мониторинга, давая оценкам устойчивости откосов карьера историческую базовую линию, которую системы на объекте не могут обеспечить сами по себе.

Быстрые хрупкие разрушения откосов могут развиваться быстрее любого интервала повторной съёмки спутника. Для оповещения о неизбежном разрушении спутниковый InSAR дополняет наземный радар на объекте, а не заменяет его - он даёт обзор большого масштаба и долгосрочный тренд по всему предприятию, тогда как приборы реального времени обеспечивают финальное предупреждение на конкретном борту.

Мониторинг оседания подземных рудников и выявление обрушения пустот

Добыча руды под землёй убирает опору, и поверхность над ней постепенно оседает широкими мульдами или, там, где пустоты смыкаются или обрушиваются, локальными провалами. Это движение обычно медленное, распространено на большой площади и удалено от любых датчиков - именно те условия, в которых спутниковый InSAR работает лучше всего. Мы картируем оседание над действующими выработками и над заброшенными или старыми рудниками, где мониторинг никогда не устанавливался, используя исторический архив для определения того, как грунт реагировал со временем. Наши опубликованные исследования включают InSAR-измерение деформации поверхности над затопленным калийным рудником, где растворение и обрушение на глубине вызвали характерное движение на поверхности - тот тип сигнала, который трудно охарактеризовать иначе, чем спутниковым измерением большого масштаба.

Мониторинг устойчивости хвостохранилищ

Хвостохранилища относятся к крупнейшим сооружениям горного объекта, и медленное движение удерживающей дамбы может предшествовать разрушению. Согласно Глобальному отраслевому стандарту по управлению хвостохранилищами (GISTM), операторы обязаны вести непрерывное наблюдение за этими объектами, сочетающее приборный мониторинг с инспекциями и отдающее предпочтение современным методам дистанционного зондирования для наблюдения за деформациями. Спутниковый InSAR измеряет движение по всей дамбе, накопителю и прилегающему грунту, формирует многолетнюю запись и позволяет одной программе мониторинга наблюдать множество объектов - включая удалённые и недействующие - из единого согласованного источника. Громкие разрушения, такие как Маунт-Полли и Брумадинью, обострили ожидания регуляторов и общественности именно к такой непрерывной, независимой записи деформаций.

На активно намываемых влажных пляжах хвостов радарный сигнал может быть ненадёжным, поэтому мы рассматриваем InSAR как дополнение к пьезометрам и приборам на объекте, а не как замену. Его сила - в наблюдении большого масштаба и длинной исторической базовой линии, которые поддерживают мониторинг хвостовых дамб и отчётность о соответствии. Отдельная страница о мониторинге дамб хвостохранилищ подробнее описывает наблюдение в масштабе портфеля.

Что даёт программа мониторинга рудника

Программа мониторинга рудника предоставляет карту скоростей по всему объекту, охватывающую карьер, объекты складирования отходов и прилегающий грунт; временной ряд смещений для каждой точки измерения, чтобы можно было проследить движение у отдельного уступа, участка дамбы или мульды оседания; разложение на вертикальную и горизонтальную составляющие там, где это позволяют две геометрии съёмки; и интерпретационный отчёт, пригодный для оценок риска и регуляторов. Мы выбираем радарный диапазон под объект - C-диапазон Sentinel-1 для охвата большого масштаба, X-диапазон TerraSAR-X (Германия) и COSMO-SkyMed (Италия) для точной детализации отдельных сооружений, и L-диапазон ALOS-2 (Япония) там, где растительность вокруг предприятия иначе вызвала бы потерю сигнала. Результаты поставляются в виде ГИС-слоёв и обновляются по мере поступления новых съёмок.

Почему спутниковый InSAR для мониторинга рудников

Спутниковый InSAR не требует приборов на неустойчивом грунте, охватывает всё предприятие сразу и опирается на многолетний архив, показывая, как объект двигался как в прошлом, так и в настоящем. Тот же подход может наблюдать целый портфель объектов и даёт независимую, воспроизводимую запись для регуляторов и заинтересованных сторон. Наша обработка с малыми базовыми линиями сохраняет надёжность измерений над заросшей местностью, которая часто окружает рудник и где методы, опирающиеся только на постоянные отражатели, теряют охват, и каждая скорость сообщается с собственной оценкой погрешности. Наши методы основаны на рецензируемых исследованиях, опубликованных в международных журналах по дистанционному зондированию. Интеграция с GNSS, независимая проверка и поддержка нормативной отчётности доступны по запросу. Горнодобыча - одна из наших четырёх основных услуг мониторинга, наряду с мониторингом оседания грунта, оползней и нефти и газа.

Часто задаваемые вопросы

Какое движение грунта InSAR может выявить на руднике?

Медленную деформацию бортов и уступов карьера, оседание поверхности и провалы над подземными выработками и движение хвостовых дамб - измеряемые по всему объекту, а не в отдельных точках.

Можете ли вы наблюдать заброшенные или старые рудники?

Да. Спутниковый радарный архив позволяет восстановить годы прошлых движений поверхности даже там, где приборы никогда не устанавливались, что часто является единственным способом оценить старые или закрытые объекты.

Заменяет ли спутниковый мониторинг полевые приборы?

Нет - он их дополняет. InSAR охватывает весь объект и даёт долгосрочную историю; для оповещения о неизбежном разрушении в реальном времени системы на объекте, такие как наземный радар, остаются необходимыми.

Как InSAR поддерживает соответствие GISTM для хвостохранилищ?

Глобальный отраслевой стандарт по управлению хвостохранилищами предполагает непрерывное наблюдение за деформациями, отдающее предпочтение методам дистанционного зондирования. Спутниковый InSAR даёт непрерывную, независимую запись большого масштаба по дамбе и накопителю, а также многолетнюю базовую линию, что поддерживает это наблюдение наряду с приборами на объекте.

Как часто обновляются результаты?

Так часто, как спутники повторно снимают объект - примерно раз в одну-две недели при нынешних группировках C-диапазона и быстрее, когда объединяются несколько спутников. Это подходит для медленного, развивающегося движения, которое отслеживают с помощью InSAR; наземный радар остаётся инструментом поминутного предупреждения.