Laserskaneerimise rakendusvõimalused ja eelised rajatava Uus- Kiviõli II kaevanduse markšeideritöödes [Magistritöö. Juhendaja: Väli, E.; kaasjuhendaja: Veeleid, V.]

Tehnoloogia kiire areng mõjutab erinevaid valdkondi, sealhulgas mõõdistamist. Laserskaneerimine on geodeesias muutunud väga levinud mõõdistusmeetodiks, mille täpsus ja kiirus võimaldavad luua detailseid mudeleid. Kaevanduse markšeideri tööülesannete hulka kuuluvad geodeetiliste tugivõrkude projekteerimine, kaeveõõnte mõõdistamine ja kaardistamine, kaevandatud alade mahtude määramine, tervikute mõõtmine ning mäendus-graafilise dokumentatsiooni koostamine.

Viru Keemia Grupi põlevkivikaevandustes on aastaid kasutatud laserkaugusmõõtjaid nurkade ja pikkuste mõõtmiseks, tööde dokumenteerimiseks kasutatakse AutoCAD Civil 3D tarkvara ning mahtude arvutamiseks ArcGIS Pro programmi. Siiski on traditsioonilistel mõõdistusmeetoditel olulisi puudusi – eelkõige ei võimalda need piisavalt täpselt fikseerida ebatasasusi kaeveõõnte ja tervikute seintes, lagedes ja põrandates, mis võib põhjustada märkimisväärseid erinevusi mõõdetud ja tegelike mahtude vahel. Lisaks saab olemasolevate meetoditega koostada mõõdistusplaane ja jooniseid üksnes kahemõõtmelisel kujul.

Käesoleva magistritöö eesmärk on tõestada, et mobiilsete laserskannerite kasutamine kaevanduskäikude mõõdistamisel on täpsem, kiirem ja ohutum võrreldes seni kasutatavate meetoditega. Uuring viidi läbi Ojamaa kaevanduse 19. kambriplokis ning rajatavas Uus-Kiviõli II kaevanduses, kus kasutati mobiilseid laserskannereid. Kogutud andmeid töödeldi tarkvarade CloudCompare ja Blender abil, mille tulemusel loodi punktipilved ja 3D-mudelid. See võimaldas läbi viia täpsemat analüüsi kaevandatud mahtude kohta ning võrrelda tulemusi varasemate mõõdistusmeetoditega visuaalselt.

Tulemused näitasid, et mobiilne laserskaneerimine võimaldab saada oluliselt detailsemat ja täpsemat ruumilist infot kui traditsioonilised meetodid. Skaneerimise käigus tuvastati kaeveõõnte pindadel ebatasasusi, mida senised meetodid ei võimaldanud märgata. Samuti tõestati, et mobiilsete laserskannerite kasutamine vähendab mõõdistustöödele kuluvat aega ning võimaldab markšeideritel töötada ohutumas kauguses potentsiaalselt ohtlikest piirkondadest.

Kokkuvõtteks võib väita, et mobiilne laserskaneerimine on kujunemas üheks tõhusamaks lahenduseks mitte ainult geodeesias, vaid ka allmaakaevanduste mõõdistamisel tänu oma täpsusele, kiirusele, kasutusmugavusele ja andmete usaldusväärsusele.

Abstract

Rapid technological advancements impact various fields, including surveying. Laser scanning has become a widely adopted surveying method in geodesy due to its accuracy and speed, enabling the creation of highly detailed models. The responsibilities of a mining surveyor typically include designing geodetic control networks, surveying and mapping mine excavations, determining mined volumes, measuring pillars, and preparing mining-graphic documentation.

At Viru Keemia Grupp's oil shale mines, laser distance meters have long been employed for angle and length measurements. Documentation tasks utilize AutoCAD Civil 3D software, while volume calculations are conducted with ArcGIS Pro. Nevertheless, traditional surveying methods have significant shortcomings, notably their limited capability to accurately capture irregularities in the walls, ceilings, and floors of mine excavations and pillars. This limitation can lead to considerable discrepancies between measured and actual volumes. Additionally, conventional methods restrict survey plans and drawings to two-dimensional representations.

The primary objective of this master's thesis is to demonstrate that the use of mobile laser scanners for surveying mining tunnels is more accurate, faster, and safer than traditional methods. The research was conducted in the 19th chamber block of Ojamaa mine and in the newly established Uus-Kiviõli II mine, employing mobile laser scanners. Collected data were processed using CloudCompare and Blender software, resulting in detailed point clouds and 3D models. This facilitated a more precise analysis of mined volumes and allowed for visual comparisons with previous surveying methods.

The results demonstrated that mobile laser scanning provides significantly more detailed and accurate spatial information than traditional methods. During scanning, surface irregularities within mine excavations were identified that previous methods had failed to detect. Additionally, it was proven that the use of mobile laser scanners reduces the time required for surveying tasks and enables surveyors to work at a safer distance from potentially hazardous areas.

In conclusion, mobile laser scanning is becoming one of the most efficient solutions not only in geodesy but also in underground mine surveying, thanks to its precision, speed, user-friendliness, and data reliability