Abstract: The article deals with methodological aspects of mine surveying support for the engineering stage of land reclamation at the alluvial gold deposit of the Bilir stream (Verkhnye-Indigirsky district, Republic of Sakha (Yakutia)). The site features a large disturbed land area (~85 ha), complex terrain, permafrost, and specific technogenic landforms: gravel and slime dredge tailings and bulldozer excavations. Three mine surveying methods are examined: electronic total station, RTK GNSS, and UAV-based aerial photography with SfM processing. Accuracy, labour intensity and applicability are assessed for each method. Volume estimation was performed using the cross-section method and DEM differencing. UAV/SfM with DEM differencing provides the best accuracy-to-productivity ratio for areas exceeding 10 ha. Total grading volume amounted to 1,248,000 m³. Findings are applicable to reclamation design for analogous alluvial deposits in the permafrost zone.
Keywords: mine surveying, land reclamation, alluvial deposit, UAV, SfM photogrammetry, RTK GNSS, digital elevation model, cross-section method, permafrost, gold mining.
Введение. Разработка россыпных месторождений золота относится к числу наиболее экологически травматичных видов горнодобывающей деятельности. По различным оценкам, в России ежегодно в результате открытой разработки россыпей нарушается свыше 20 тыс. га земель, из которых восстанавливается не более 30–40% [1]. Открытые способы добычи — дражный и бульдозерный — неизбежно сопряжены с полным нарушением почвенно-растительного покрова, деформацией русел водотоков, формированием масштабных техногенных ландшафтов в виде галечных гряд, эфельных отвалов и выемок [1, 2]. Для регионов криолитозоны, в частности Республики Саха (Якутия), нарушение деятельного слоя вечномёрзлых пород дополнительно инициирует термоэрозионные процессы и существенно затрудняет естественное самовосстановление экосистем [3]. Таким образом, проведение горнотехнического этапа рекультивации является безальтернативным условием экологического восстановления нарушенных территорий.
Нормативными документами — Федеральным законом «Об охране окружающей среды» (№ 7-ФЗ от 10.01.2002), Постановлением Правительства РФ от 10.07.2018 № 800 «О проведении рекультивации и консервации земель», а также РД 07-603-03 «Инструкция по производству маркшейдерских работ» — предусмотрено обязательное маркшейдерское сопровождение горнотехнического этапа рекультивации [4]. Согласно п. 53 РД 07-603-03, маркшейдерские работы при рекультивации включают: подготовку графической документации для проектирования, маркшейдерское обеспечение непосредственно горнотехнических работ и исполнительную съёмку рекультивированных территорий.
В последнее десятилетие широкое распространение в маркшейдерской практике получила аэрофотосъёмка с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в сочетании с алгоритмами Structure from Motion (SfM). Данная технология позволяет в короткие сроки создавать высокоточные цифровые модели рельефа (ЦМР) обширных территорий и проводить автоматизированный подсчёт объёмов планировочных операций при рекультивации [5–7]. Вместе с тем практика маркшейдерского обеспечения рекультивации на россыпных месторождениях Якутии остаётся недостаточно освещённой в специальной литературе в части сравнительной оценки точности альтернативных методов съёмки и специфики подсчёта объёмов планировки на объектах с дифференцированным техногенным рельефом.
Цель настоящей работы — разработка и обоснование методики маркшейдерской съёмки и подсчёта объёмов планировочных работ при рекультивации нарушенных земель месторождения ручья Билир с оценкой точности и производительности применяемых методов.
Материалы и методы
Описание объекта исследования
Месторождение россыпного золота ручья Билир расположено в Верхне-Индигирском районе Республики Саха (Якутия), в 47 км к юго-востоку от п. Усть-Нера (63°52′ с.ш., 143°18′ в.д.). В геоморфологическом отношении район относится к среднегорью Верхоянской горной системы (отметки водоразделов 1 050–1 380 м, долин — 640–780 м). Долина ручья Билир имеет ящикообразное сечение шириной 180–320 м. Мощность многолетнемёрзлых пород составляет 100–250 м, среднегодовая температура грунта на глубине 10 м — минус 4,5…минус 6,2 °C. Деятельный слой оттаивает на глубину 0,6–1,4 м в зависимости от типа грунта и экспозиции склона [3].
Россыпь разрабатывалась в 1978–2009 гг. До 1991 г. применялся дражный способ (протяжённость хода 4,2 км, ширина промывки 55–80 м); в дальнейший период — бульдозерный на фланговых и техногенных участках. По результатам маркшейдерской инвентаризации 2023 г. общая площадь нарушенных земель составила 85,3 га (таблица 1).
References
1. Михайлов А. Г., Зайцева Н. В. Экологические последствия освоения россыпных месторождений золота в бассейне Индигирки // Горный журнал. — 2019. — № 7. — С. 72–78. DOI: 10.17580/gzh.2019.07.132. Голубев В. Н., Сметанников А. Ф. Рекультивация нарушенных земель на предприятиях россыпной золотодобычи: состояние и перспективы // Цветные металлы. — 2020. — № 3. — С. 23–30. DOI: 10.17580/tsm.2020.03.03
3. Федоров А. Н., Боескоров В. С. Реакция мерзлотных экосистем на техногенное воздействие в Якутии // Криосфера Земли. — 2021. — Т. XXV. — № 4. — С. 45–56. DOI: 10.15372/KZ20210405
4. РД 07-603-03. Инструкция по производству маркшейдерских работ / Госгортехнадзор России. — Москва, 2003. — 160 с.
5. Колесатова О. А., Матвеев А. В. Применение беспилотных летательных аппаратов для маркшейдерской съёмки объектов открытых горных работ // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 8. — С. 14–22. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-8-14-22
6. Трегуб А. И., Стукалов Д. А. Точностные характеристики RTK ГНСС при геодезическом обеспечении горных работ // Маркшейдерский вестник. — 2021. — № 2. — С. 35–42.
7. Clapuyt F., Vanacker V., Van Oost K. Reproducibility of UAV-based earth topography reconstructions based on Structure-from-Motion algorithms // Geomorphology. — 2016. — Vol. 260. — P. 4–15. DOI: 10.1016/j.geomorph.2015.05.011
8. ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель. — М.: Изд-во стандартов, 1984. — 8 с.
9. Carbonneau P. E., Dietrich J. T. Cost-effective non-metric photogrammetry from consumer-grade sUAS // Earth Surface Processes and Landforms. — 2017. — Vol. 42. — № 3. — P. 473–486. DOI: 10.1002/esp.4012
10. Guo Q., Su Y., Hu T. LiDAR and its applications in mining operations // International Journal of Mining Science and Technology. — 2018. — Vol. 28. — № 3. — P. 537–544. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.03.001
