Research on the possibility of using mobile laser scanning (SLAM) for current mine surveying of pebble and scree piles at a placer gold deposit
Исследование возможности применения мобильного лазерного сканирования (SLAM) для текущей маркшейдерской съёмки галечных и эфельных отвалов на месторождении россыпного золота
Рассматривается возможность применения технологии SLAM-сканирования (Simultaneous Localization and Mapping) для текущей маркшейдерской съёмки галечных и эфельных отвалов при бульдозерной разработке россыпных месторождений золота. Представлены методика полевых работ, алгоритм обработки данных и результаты сравнительной оценки точности по 45 контрольным точкам. Выполнен расчёт средней квадратической погрешности (СКП) и погрешности определения объёмов секционным методом. Показано, что метод обеспечивает СКП высот ±2,7–3,8 см и погрешность объёмов 1,2–1,7%, что соответствует нормативным требованиям. Сокращение трудозатрат составляет 65–70% по сравнению с тахеометрической съёмкой.
The paper investigates the feasibility of applying SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) scanning technology for routine mine surveying of gravel and ephel (tailings) waste dumps at a bulldozer-mined alluvial gold deposit. The field survey methodology, data processing algorithm, and results of a comparative accuracy assessment based on 45 check points are presented. The root mean square error (RMSE) of elevation determination and the volume error calculated by the cross-sectional method are derived. It is demonstrated that the method provides an elevation RMSE of ±2.7–3.8 cm and a volume error of 1.2–1.7%, which satisfies the applicable regulatory requirements. Labour input is reduced by 65–70% compared to total station surveying.
SLAM-сканирование, облако точек, галечный отвал, эфельный отвал, россыпное золото, маркшейдерская съёмка, определение объёмов.
SLAM scanning, point cloud, gravel dump, ephel dump, alluvial gold, mine surveying, volume determination.
Введение.
Текущий маркшейдерский учёт объёмов горных масс обязателен при бульдозерной разработке россыпных месторождений. В течение промывочного сезона формируются два типа отвалов: галечные (крупнообломочный материал вскрышных горизонтов, откос 28–35°) и эфельные (мелкозернистый продукт промывки, откос 12–18°). Традиционные методы — тахеометрия и ГНСС RTK — имеют ряд ограничений: малая плотность пикетов, риски при работе на нестабильных откосах и высокие трудозатраты (14–16 часов на полигон площадью 9 га).[1-3]
Мобильные SLAM-сканеры, работающие без стационарных позиций, способны получать облако точек плотностью 40–80 точек/м² в режиме непрерывного движения оператора со скоростью до 320 000 точек/с. Опыт их применения зафиксирован на золоторудных месторождениях для съёмки очистных камер и мониторинга деформаций бортов карьеров, однако применительно к россыпным отвалам публикации практически отсутствуют.[4-7]
Цель работы — оценить метрологические характеристики и практическую применимость SLAM-сканирования (режим PPK/RTK) для маркшейдерской съёмки галечных и эфельных отвалов.
Материалы и методы
Характеристика объекта
Исследование проведено на полигоне россыпного месторождения золота Магаданской области руч.Белир. Параметры объекта:
Таблица 1.
| Параметр | Галечный отвал | Эфельный отвал |
| Объём, тыс. м³ | 80–120 | 60–90 |
| Площадь, га | 5–6 | 3–4 |
| Угол откоса, ° | 28–35 | 12–18 |
| Высота, м | 8–12 | 4–6 |
| Характер поверхности | нестабильный, крупноглыбовый | плотный, мелкозернистый |
References
1. Арно В. В. Сканирующая тахеометрия в решении маркшейдерских задач при подземной отработке месторождения «Перевальное» / В. В. Арно, Е. П. Колесниченко, И. Ю. Гарифулина, Е. А. Миккельсен // Горная промышленность. - 2025. - № 3. - С. 40–44. - https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-3-40-44.
2. Сукманова Т. В. Использование SLAM-сканирования в задачах мониторинга природных комплексов и объектов историко-культурного наследия / Т. В. Сукманова, Н. С. Белов // Интеркарто. Интергис. - 2025. - Т. 31, № 3. - С. 595–610. - https://doi.org/10.35595/2414-9179-2025-3-31-595-610.
3. Ерёменко В. И. и др. Определение фактического состояния шахтного ствола и его крепи с применением SLAM-сканера CHCNAV RS10 // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2025. - № 6. - С. 53–67.
4. Выстрчил М. Г. Методика оптимизации вскрышных работ с использованием системы автоматизированного позиционирования бульдозера / М. Г. Выстрчил, Т. И. Балтыжакова, В. В. Пименов, С. Ю. Новоженин, А. А. Боголюбова // Вестник СГУГиТ. - 2023. - Т. 28, № 4. - С. 12–21. - https://doi.org/10.33764/2411-1759-2023-28-4-12-21.
5. Fahle L. Analysis of SLAM-Based Lidar Data Quality Metrics for Geotechnical Underground Monitoring / L. Fahle, E. A. Holley, G. Walton, A. J. Petruska, J. F. Brune // Mining, Metallurgy & Exploration. - 2022. - Vol. 39. - P. 1939–1960.
6. Comparison of Low-Cost Handheld LiDAR-Based SLAM Systems for the Mapping of Complex Underground Environments // ISPRS Archives. - 2023. - Vol. XLVIII-1-W1-2023. - P. 517–522. - https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-1-W1-2023-517-2023.
7. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Олейникова Е. А. Маркшейдерское обеспечение проведения горных работ с применением инновационных технологий // Восточно-европейский научный журнал. 2016. Т. 14. № 3. С. 60-65.
8. Грищенкова Е. Н., Мустафин М. Г. Пространственная визуализация процесса сдвижения с помощью инструментальных средств 3ds Max // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № 9. С. 36-41.
9. Овчаренко А. В., Удоратин В. В. Оперативное изучение подземных пустот с помощью лазерного 3D-сканирования // Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2015. № 4 (244). С. 20-25.
10. Палатурян Р. А. Преимущества сканирующего тахеометра на практике // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). 2017. № 2. С. 230-233.
11. Idrees M. O., Pradhan B. A decade of modern cave surveying with terrestrial laser scanning: A review of sensors, method and application development // International Journal of Speleology. 2016. N. 45 (1). P. 71-88.
12. Wagner A. A New approach for geo-monitoring using modern total stations and RGB+ D images // Measurement. 2016. Vol. 82. P. 64-74.