Алматы 2017 январь

 

●

 Технические науки 

 

66                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ

 

 

ӘДЕБИЕТТЕР 

[1] Т.Ж. Жұмағұлов, П.А. Таңжарықов, Б.Б. Абжалелов, М.М. Абжаев. Өндіріс қалдықтарын тиімді пай-

далану арқылы экологияны жақсарту. –Астана: -«BAQORDA» 2015. -250 бет. 

[2] Сахитжанов  М.Ш.  Асфальт  –  шайырлы  -  парафин  шөгінділерінен  құралған  мұнай  қалдықтарынан 

брикеттелген  отын  алу  технологиялық  жүйесі  механизмдерінің  тиімділігін  жетілдіру.  6М072400– Техникалық 

машиналар мен  жабдықтар  (сала  бойынша)  мамандығы  бойынша  техника  -  технология  магистрі  академиялық 

дәрежесін алу үшін дайындалған  диссертациясының рефераты, Қызылорда, 2014ж. 24 бет. 

 

Акашев Б.Т., Жұмағұлов Т.Ж., Абжаев М.М., Сахитжанов М.Ш. 

 Пути расчета смешивающегося оборудования смеси из остатков высоковязкой нефти. 

Резюме.  В  данной  работе  проведены  расчеты  для  определения  эффективности  механизмов  технологи-

ческих  систем для получения брикетных топлив из асфальто-смолисто-парафино содержащих нефтяных  отхо-

дов.  

Анализ состояния проблемы, а также результаты проведенных нами исследовании с техногенными отхо-

дами показал: минимизацию их образования, экологически безопасное обращение, максимальное разделение на 

группы  уже на  стадии образования для  обеспечения возможности  применения наиболее рациональных спосо-

бов утилизации или обезвреживания каждой группы отходов, разработку экономически доступных и техничес-

ки осуществимых технологий для вовлечения отходов в ресурсооборот. Разработаны методологические подхо-

ды позволяющие решить проблему утилизации техногенных отходов не традиционными способами, а методами 

повышения  потребительских  свойств  очистки  от  лишних  примесей  и  компонентов  концентрирования  обезво-

живания, а также другими способами обогащения с применением отходов из смежных областей производства. 

Такой подход по вовлечению отходов в ресурсооборот может быть положены в основу стратегии обращения с 

техногенными отходами и соответствующих технических решений. 

Разработка научных и практических  основ ресурсосберегающих технологий  использования  твердых от-

ходов для обеспечения экологической безопасности геосистем является важной народнохозяйственной задачей, 

при решении которой требуется разработка новых концептуальных подходов и эколого-технических решений.   

Ключевые слова: нефтяной отход, экология, смесительный аппарат.  

 

Akashev B.T., Zhumagulod T.G., Abzhaev M.M., Sahitzhanov M.Sh. 

The ways of determining how the mixture produced from the waste oil with high viscosity. 

Summary.  In  this  paper,  the  calculations  to  determine  the  effectiveness  of  the  technological  systems  for  fuel 

briquette of asphalt-resin-paraffin oil-containing waste. 

Analysis  of  the  problem  and  the  results  of  our  research  with  technological  waste  showed  that  minimize  their 

generation, the environmentally safe treatment, the maximum separation of the group at the time of formation to enable 

the  use  of  the  most  efficient  ways  of  recycling  or  disposal  of  each  waste  stream,  the  development  of  affordable  and 

technically  feasible  technology  to  involve  waste  of  resource  management.  The  methodological  approach  makes  it 

possible  to  solve  the  problem  of  disposal  of  waste  is  not  man-made  traditional  methods  and  techniques  to  improve 

consumer properties of cleaning unwanted impurities and concentration of components of dehydration, as well as other 

methods  of  enrichment  using  waste  from  adjacent  fields  production.  Such  an  approach  is  to  involve  the  waste  of 

resource  management  can  be  the  basis  for  strategies  to  deal  with  man-made  waste  and  the  appropriate  technical 

solutions. 

Development of scientific and practical bases of resource-saving technologies use solid waste for environmental 

safety Geosystems is important economic problems, the solution of which requires the development of new conceptual 

approaches and eco-engineering solutions. 

Key words: oil waste, ecology, mixer. 

 

 

УДК 622., 622.86 

 

1

 Ж.Т. Кожаев, 

1

 Б.Б. Имансакипова, 

2 

М. Г. Мустафин, 

1

Ж.Д. Байгурин  

(

1

Казахский национальный исследовательский технический университет им.К.И.Сатпаева,  

Алматы, Республика Казахстан,  

2 

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Россия 

kozhaev_zh@mail.ru., imansakipova@mail.ru) 

 

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА ЗА ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМ  

ПРОЦЕССОМ  ПРИ  РАЗРАБОТКЕ ЖЕЗКАЗГАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ  

 

Аннотация.  Рассматривается  применение  интерферометрического  метода  по  проведению  геомеханиче-

ского  мониторинга,  основанный  на  использовании  как  топографо-геодезических  методов  наблюдений,  так  и 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

67 

 

методов  космической  радиолокационной  интерферометрии  для  обеспечения  промышленной  безопасности. 

Космическая  радиолокационная  интерферометрия  является  наиболее  эффективным  методом  дистанционного 

зондирования,  обеспечивающего  высокую  точность  определения  изменений  высот  и  площадных  смещений 

земной поверхности за счет использования фазовых компонентов радиосигнала. Для построения цифровых мо-

делей  «опасных  очагов»  обрушения и  оседания земной поверхности при разработке месторождений. Исполь-

зование  результатов  интерферометрического  метода  по  проведению  геомеханического  мониторинга  и  резуль-

татов  высокоточных  наземных  маркшейдерско-геодезических  наблюдений  за  изменением  геомеханического 

состояния породного массива позволяют в значительной степени повысить точность информационных данных 

для  решения  горнотехнических  задач  производства.  Технология  проведения  наблюдений  двумя  методами  за 

деформациями наземных и подземных объектов предлагается выполнять по профильным линиям, которые рас-

положены наземной поверхности и в подземных горных выработках в одной пространственной плоскости.  

Ключевые  слова:  интерферометрическая  методика,  съемочные  зоны,  деформация,  маркшейдерско-

геодезические приборы, профильные линий, пространственная база, временная база. 

 

Динамика  роста  количества  выработанных  пространств  на  рудниках  Жезказганского  место-

рождения в результате подземной разработки, особенно на участках ослабленных зон, требует глубо-

кого  изучения  геодинамических  процессов  горного  массива  и  земной  поверхности  месторождений. 

Налегающие  толщи  горных  пород  под  воздействием  напряженно-деформированного  состояния  гор-

ного массива в районе ведения горных работ, приводят к возникновению «опасных очагов» обруше-

ния или сдвижению земной поверхности в виде мульды оседания. Такие техногенные преобразования 

земной  поверхности  отрицательно  влияют  на  состояние  наземных  и  подземных  сооружений,  инже-

нерных коммуникаций различного назначения и представляют серьезную промышленную опасность 

для ведения горных работ и жизни людей.  В настоящее время широкое применение для проведения 

геомониторинга используют методы космической радиолокационной интерферометрии и высокоточ-

ные наземные маркшейдерско-геодезические приборы.  

При выполнении интерферометрическими  методами наблюдений за изменением геомеханиче-

ского  состояния  породного  массива  и  деформациями  наземных  и  подземных  объектов    позволяют 

получить достоверную информацию о смещениях земной поверхности [1-3]. Метод космической ра-

диолокационной (РЛ) интерферометрии является в последнее время одним из наиболее популярных в 

арсенале  современных  аэрокосмических  методов  и  технологий  дистанционного  зондирования  (ДЗ) 

Земли.  Благодаря  уникальной  информации  о  состоянии  подстилающих  покровов,  получаемой  этим 

методом,  удается  решать  качественно  новые  задачи  в  разнообразных  междисциплинарных  исследо-

ваниях.  Одним  из  ярких  примеров  успешного  применения  метода  (РЛ)  интерферометрии  являются 

мониторинг объектов нефтегазового комплекса, изучение геологического строения нефтегазоносных 

территорий,  поиск  месторождений  нефти  и  газа,  в  том  числе  в  арктических  регионах.  Контроль  за 

состоянием  нефте-  газопродуктопроводов,  а  также  оценка  экологического  состояния  мест  добычи  и 

транспортировки углеводородов на суше и на море (Бондур, 2010), является актуальной проблемой и 

при разработке месторождений твердых полезных ископаемых.  

Одним из новых возможных приложений интерферометрии является сопровождение разработ-

ки угольных месторождений (Herrera et al.,2007; Strozzi et al., 2001; Wegmüller et al., 2000). Считается, 

что подземная добыча шахтным способом является одним из самых опасных производств, где прояв-

ляются техногенные процессы, связанных с просадками и обвалами земной поверхности при подзем-

ных разработках угля, руды и т.д. Большинство работ в данном направлении связано с исследованием 

возможностей и ограничений количественной оценки (или определением точности этой оценки) про-

садок земной поверхности на основе радарных интерферометрических и GPS измерений. В известной 

нам литературе отсутствуют данные по оценке влияния техногенной сейсмичности, связанной с дей-

ствующими лавами (лава – подземная горная выработка с забоем большой протяженности), с просад-

ками  грунта.  Кроме  того,  участившиеся  в  последнее  время  техногенные  аварии  в  шахтах  предпола-

гают детальное междисциплинарное изучение всех сопутствующих  процессов, включая и локальную 

геодинамику, для прогнозирования крупных катастроф в шахтах /4/.  

Отсюда космическая радиолокационная интерферометрия является наиболее эффективным ме-

тодом  дистанционного  зондирования,  обеспечивающим  высокую  точность  определения  изменений 

высот  и  площадных  смещений  земной  поверхности  за  счет  использования  фазовой  компоненты  ра-

диосигнала.  

Применение методов и технологий дифференциальной радиолокационной интерферометрии [4-

6] дает возможность  осуществлять мониторинг деформаций любых территорий (в том числе, значи-

 

●

 Технические науки 

 

68                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ

 

 

тельных по площади и протяженности)  с высокой  точностью (до первых миллиметров) при невысо-

кой стоимости работ.   

Получаемая на выходе карта смещений, помимо ответа на вопрос о наличии и величине смеще-

ний земной поверхности, несет в себе информацию о природной и техногенной геодинамике и может 

использоваться для оценки экологической и геодинамической безопасности разработки месторожде-

ния, прогноза рисков возникновения аварийных ситуаций [7 -11]. 

Основу  комплексного  геомеханического  мониторинга  развития  мульды  просадки  Анненского 

рудника  будет  представлять  расширенная  геоинформационная  модель  геомеханических  рисков 

(ГМГР),  осуществляющая  комплексный  анализ  результатов  космической  радиолокационной  интер-

ферометрии (КРИ) и инновационных технологий сбора и обработки геопространственных данных по 

результатам топографо-геодезических измерений современными электронными приборами. 

Основой расширенной геоинформационной модели геомеханических рисков (ГМГР) будет со-

ставлять топографическая карта территории Анненского рудника (масштаба не менее 1:2000), на ко-

торую  в  форме  тематических  функциональных  слоев,  накладываются  результаты  проведенных 

наблюдений: 

 сейсмического мониторинга; 

 космической радиолокационной интерферометрии; 

 скважинной рефлектометрии; 

 высокоточного нивелирования.  

  В результате последующего геоинформационного  анализа данных геомониторинга будет по-

строена  "дежурная  карта"  геомеханических  рисков,  отображающая  развитие  деформационных  про-

цессов горных пород Анненского рудника (рисунок 1).   

 

 

 

Рис. 1. Расширенная геоинформационная модель геомеханических рисков (ГМГР) 

 

  В  последнее  время  все  большее  распространение  для  определения  вертикальных  и  горизон-

тальных смещений земной поверхности получают  методы космической радиолокационной интерфе-

рометрии (КРИ), при которой фиксируется амплитуда и фаза, отраженного от поверхности радиосиг-

нала. 

Радиолокаторы  с  синтезом  апертуры  (SAR  -  SyntheticApertureRadar)  имеют  целый  ряд 

преимуществ  для  приложений:  радиолокатор  может  «видеть»  сквозь  облачный  покров  и  в  тёмное 

время  суток,  формируемые  изображения  обладают  высоким  разрешением,  имеется  возможность 

подповерхностного зондирования. 

Принципиальное  преимущество  КРИ  перед  другими  методами  мониторинга  вертикальных  и 

плановых  деформаций  земной  поверхности  заключается  в  прямом  замере  различий  в  рельефе, 

произошедших за период между двумя (тремя, четырьмя) разновременными космическими съемками. 

Получаемый  в  результате  интерферометрической  обработки  файл  смещений  отображает 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

69 

 

произошедшие  изменения  рельефа  изучаемой  земной  поверхности,  произошедшие  в  результате 

различных природных и техногенных процессов. 

Интерферометрическая  методика  мониторинга  подвижек  земной  поверхности  предполагает 

наличие  пары  SAR  изображений,  снятых  с  двух  близких,  но  разнесенных  по  времени,  локально 

параллельных  орбит  космического  аппарата.  Существует  несколько  вариантов  организации  таких 

съёмок:  однопроходная  интерферометрия,  когда  одна  антенна  (работающая  на  передачу  и  приём 

сигнала) находится на борту, а вторая (только для приёма) помещена на конце длинной мачты, таким 

образом,  расстояние  между  антеннами  остаётся  постоянным,  и  происходит  одновременная  съёмка 

двух  изображений;  в  двухпроходной  схеме  съёмки,  или  съёмке  с  повторяющихся  орбит,  второе 

изображение  снимается  через  некоторое  время  после  первого  с  того  же  самого  спутника,  или,  в 

тандемных  миссиях,  с  другого.  Приведенная  методика  получения  пары  радиолокационных  снимков 

используется  для  построения  цифровых  моделей  рельефа  методами  дифференциальной 

интерферометрии. 

Наибольший  интерес  с  позиций  регистрации  смещений  земной  поверхности  методами 

дифференциальной 

интерферометрии 

имеют 

технологии 

получения 

тандемной 

пары 

радиолокационных снимков с повторяющихся  орбит, поскольку такая схема позволяет распознавать 

динамику  изменения  отражающей  поверхности  за  время  между  съёмками.  SAR-изображение 

представлена  в  виде  двумерной  матрицы  комплексных  отсчётов.  Координаты  отсчётов  называются 

азимутом (направлена вдоль траектории носителя) и наклонной дальностью (ориентирована поперёк 

трассы).  Поскольку  положение  двух  приёмных  антенн  в  пространстве  несколько  различно, 

необходимо высокоточное совмещение двух изображений. 

Ограничением для получения интерферометрической пары, а, следовательно, возможности ин-

терферометрической обработки пары (или цепочки) радиолокационных снимков, являются простран-

ственная и временная базы. 

Пространственная  база  (или  базовая  линия  B  на  рисунке  16)  представляет  собой  расстояние 

между орбитальными положениями радиолокатора 1 и радиолокатора 2 при получении изображений, 

образующих  интерферометрическую  пару.  При  этом,  качество  результатов  интерферометрической 

обработки напрямую зависит от величины базовой линии и, в общем  случае, возрастает с  ее  умень-

шением.  

Временной  базой  называют  промежуток  времени,  прошедший  между  временем  получения 

изображений радиолокатороми 1 и 2 (рисунок 2). Понятие временной базы напрямую связано с такой 

важной  проблемой  как  временная  декорреляция,  возникающей  за  счет  изменений  рельефа,  расти-

тельности, влажности и т. д., произошедших за период между съемками первым и вторым радиолока-

торами.  В  общем  случае,  эффект  временной  декорреляции  становится  менее  заметен  с  увеличением 

длины зондирующей радиолокационной волны. 

 

 

Рис. 2. Пространственное положение радиолокаторов, изображения с которых  

образуют интерферометрическую пару 

 

Каждое  радиолокационное  изображение  интерферометрической  пары  (или  цепочки)  содержит 

амплитудный и фазовый слой. Амплитудный слой более пригоден  для визуального анализа. Резуль-

 

●

 Технические науки 

 

70                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ

 

 

тирующая фаза Ф, полученная в ходе интерферометрической обработки фазовых слоев изображений 

интерферометрической пары, состоит из следующих компонентов: 

                        Ф = Фtopo + Фdef + Фatm + Фn,                              (1) 

 

где: Фtopo — фазовый набег за счет обзора топографии под двумя разными углами; 

Фdef — фазовый набег за счет смещения поверхности в период между съемками; 

Фatm — фазовый набег за счет различия длин оптических путей из-за преломления в среде рас-

пространения сигнала; 

Фn—вариации фазы в результате электромагнитного шума. 

Нетрудно видеть, что в противоположность остальным слагаемым Фdef в выражении (1) не за-

висит от орбитальных параметров, а определяется только длиной волны и величиной смещения ∆S в 

направлении луча обзора.  

Это  свойство  интерферометрической  разности  фаз  позволяет  измерять  подвижки  земной  по-

верхности  на  величины,  сравнимые  с  длиной  волны  радиолокатора,  т.е.,  на  сантиметры  или  даже 

миллиметры.  

Резюмируя  изложенное,  отметим,  что  общая  технология  решения  задачи  мониторинга  подви-

жек земной поверхности, которая состоит, из метода  дифференциальной интерферометрии будет со-

стоять из следующих базовых шагов: 

-  Выбор  тестового  участка  для  отработки  технологии  решения  задачи  дифференциальной  ин-

терферометрии. Сбор топографо-геодезических и статистических данных.  

- Выбор космической системы для получения оптимальных тандемных интерферометрических 

пар радиолокационных SAR-изображений исследуемой местности.  

- Выбор лицензионного программного продукта для построения интерферограммы по паре ра-

диолокационных космических снимков.  

- Генерация интерферограмм.  

- Разделение компонентов фазы 

 и 

 за счет исключения фазы рельефа. 

-  Фильтрация  интерферограммы,  позволяющая  в  определенной  степени  уменьшить  фазовый 

шум (помехи).  

- Построение цифровой модели рельефа тестового участка.  

- Развертка фазы (процедура перехода от относительных значений фазы к абсолютным). 

-Построение карты смещений земной поверхности.  

  Для  регистрации  смещений  земной  поверхности  с  миллиметровой  точностью  используются 

постоянные  отражатели  (ПО),  которые  формируют  на  радиолокационном  изображении  отклики  по-

стоянной  максимальной  интенсивности,  практически  не  имеющие  флуктуаций  при  вариациях  усло-

вий  наблюдения.  К  таким  объектам  относятся  металлические  уголковые  отражатели,  используемые 

как опорные реперы для точной регистрации координат исследуемой территории. [9 -11] 

Таким образом, эффективным методом наблюдений за геомеханическими процессами, считаем  

комплексный подход, основанный на использовании как топографо-геодезических методов наблюде-

ний,  так  и  методов  космической  радиолокационной  интерферометрии  для  принятия  эффективных 

управленческих решений задач по обеспечению промышленной безопасности ведения горных работ.  

Использования 

нескольких 

вариантов 

организации 

таких 

съёмок: 

однопроходная 

интерферометрия,  когда  одна  антенна  (работающая  на  передачу  и  приём  сигнала)  находится  на 

борту,  а  вторая  (только  для  приёма)  помещена  на  конце  длинной  мачты,  что  сохраняет  расстояние 

между антеннами постоянным. В результате и происходит одновременная съёмка двух изображений; 

в двухпроходной схеме съёмки второе изображение снимается через некоторое время после первого с 

одного  и  того  же  спутника,  или,  в  тандемных  миссиях.  Предложенная  методика  получения  пары 

радиолокационных  снимков  используется  для  построения  цифровых  моделей  рельефа  методами 

дифференциальной 

интерферометрии 

и 

способствует 

нахождению 

способов 

управления 

геомеханическими процессами в толще горных пород при освоении и сохранении недр. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

[1]  М. И. Эпов, В. Л. Миронов, Т. Н. Чимитдоржиев, А. И. Захаров, Л. Н.Захарова , В. С. Селезнев, А. 

Ф. Еманов, А. А. Еманов. Наблюдения просадок поверхности Земли в районе подземных угольных выработок 

Кузбасса  по  данным  радиолокационной  интеферометрии  Alos    PALSAR.-Новосибирск:    СО  РАН 

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА», 2012, No 4, с. 26–29  

жүктеу/скачать 28,19 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: