Анализ процессов оседания земной поверхности в районе горных выработок на основе радиолокационных спутниковых данных

В районах горных выработок при добыче полезных ископаемых закрытым способом происходит оседание земной поверхности, и образуются зоны обрушения и сдвижения. Вследствие этого возникает риск повреждения и разрушения различных объектов на расположенных рядом территориях. В связи с этим актуальным является своевременное обнаружение и прогноз процессов оседания в их начальной стадии для предупреждения чрезвычайных ситуаций и человеческих жертв.
Использование современных возможностей дистанционного зондирования Земли позволяет получать оперативные сведения о местоположении, скорости и характере изменения поверхности. В настоящее время активно развивается спутниковая радарная интерферометрия. Интерферометрическая обработка пар и серий снимков выполняется, в частности, с целью определения просадок земной поверхности и является одним из уникальных и перспективных направлений в использовании радарных снимков.
Целью данной работы является оценка процессов оседания поверхности в районе горных выработок на основе радиолокационных данных со спутников Cosmo-SkyMed и данных, полученных в результате наземных измерений методом нивелирования.
Изучение процессов оседания поверхности проводилось в районе выработки пласта К10 мощностью 4,2 м шахты им. Т. Кузембаева в Карагандинской области (Казахстан). Для определения границ опасных участков были совмещены планы горных работ шахты и карта изучаемой территории в Google Earth. В результате получено, что над горной выработкой находится пересечение железнодорожного пути и автотрассы А17 вблизи поселка Актас.
Для проведения исследований использовались космические радарные снимки со спутников Cosmo-SkyMed 1–4, которые оснащены антенной с синтезированной апертурой, позволяющей выполнять интерферометрическую съемку земной поверхности с пространственным разрешением лучше 1 м на местности. Для построения интерферограммы выбрана пара снимков с датами съемки 9 и 13 мая 2014 г.
С использованием модуля Interferometry комплекса SARscape системы для обработки данных дистанционного зондирования Земли ENVI построена интерферограмма местности. Количественная оценка степени оседания поверхности произведена путем создания профилей рельефа местности по изолиниям, построенных по данной интерферограмме. Установлено, что в период с 9 по 13 мая 2014 г. произошло оседание поверхности в пределах от 0,5 до 3 см.
Изложенные результаты были подтверждены данными наземного мониторинга, полученными с использованием нивелирования – одного из классических методов измерения скорости сдвижения и деформации земной поверхности, позволяющего выявить степень оседания почвы.
На месте расположения железнодорожных путей и прохождения забоя лавы шахты им. Кузембаева были заложены наблюдательные станции, на которых проводятся систематические инструментальные наблюдения. На исследуемой территории проведено 3 серии измерений, которые указывают на развитие процессов сдвижения поверхности во времени. По проведенным сериям измерений было установлено постепенное оседание земной поверхности в пределах 1-8 см в период с 24 по 27 мая 2014 г. Третья серия измерений показала размер оседания в пределах 1-9 см в период с 27 мая по 11 июня 2014 г.