A bathymetric unmanned surface vessel for effective monitoring of underwater aggregate extraction from the perspective of engineering facilities protection

• Autorzy: Madusiok Dominik

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2019.128689

Warianty tytułu

PL

Zdalna batymetria jako efektywna metoda monitoringu eksploatacji kruszywa spod lustra wody w aspekcie bezpieczeństwa obiektów inżynierskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study aimed to apply the protection from damage to engineering facilities located near a planned underwater aggregate extraction. The analysis was conducted in compliance with mining regulations and expert opinions. The study also aimed to assess the precision and correctness of the extraction, due to economic aspects. To reach the goals, in-situ research of the mining area was conducted, with the help of an advanced bathymetric device, based on the USV methodology. The instrument – named by the author as Smart-Sonar-Boat – was especially designed for underwater surveys in open-pit aggregate mines. The study analyzed the “Dwory” open-pit mine, located in southern Poland in the city of Oświęcim. The bathymetric results obtained contributed to improving the observation of changes in the bottom during the extraction. The applied USV method allowed for conducting the reliable evaluation of the mining work.

PL

Pierwszym celem artykułu była ochrona obiektów inżynierskich zlokalizowanych w bliskim sąsiedztwie planowanej eksploatacji kruszyw naturalnych spod lustra wody. Analiza przeprowadzona została w odniesieniu do obowiązujących regulacji prawnych oraz specjalistycznych ekspertyz geologiczno-inżynierskich. Drugim celem była ocena dokładności i poprawności eksploatacji w aspekcie racjonalnej gospodarki złożem. Do przeprowadzenia badań in-situ wyrobiska eksploatacyjnego zastosowano zdalnie sterowane urządzenie batymetryczne oparte na metodzie USV (unmanned surface vessel), co w wolnym tłumaczeniu oznacza bezzałogowy pojazd pływający. Instrument pomiarowy, autorsko nazwany „Smart-Sonar-Boat”, został zaprojektowany do monitoringu podwodnej eksploatacji kruszyw. Obiektem badań była Kopalnia Kruszywa „Dwory” w Oświęcimiu. Uzyskane w ten sposób wyniki batymetryczne wraz z ich analizą statystyczną, w odniesieniu do wcześniej wykonanych ekspertyz badawczych, przyczyniły się do poprawy bezpieczeństwa eksploatacji oraz umożliwiły ocenę dokładności wybierania złoża do spągu.

Słowa kluczowe

EN

open-pit mine; economic mining; dredging machine; bottom composition; bathymetry; Smart Sonar Boat

PL

kopalnie odkrywkowe; dokładność eksploatacji; pogłębiarka; struktura dna wyrobiska eksploatacyjnego; batymetria; Smart-Sonar-Boat

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, no. 2
• Strony: 375--384
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Madusiok Dominik

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Act No X/138/11, 2011. Uchwała Nr X/138/11 Rady Miasta Oświęcimia w sprawie uchwalenia miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego. Available at: http://web.um.oswiecim.pl/bip/dokumenty/pliki/40/16181.pdf.
• [2] Awasthi A., 2016. Classification of underwater sediments using acoustic signal. ICITER 2016, pp. 111-114.
• [3] Bunchuk A.V., Ivakin A.N., 1989. Energy characteristics of an echo signal from discrete scatterers on the ocean bottom. N.N. Andrew Acoustics Institute, Academy of Science of the USSR. Woodbury, NY USA: Amer Inst. Physics 35 (1), 5-11.
• [4] Gawałkiewicz R., Madusiok D., 2018a. The Bagry Reservoir – part 3. The application of hydro-drone smart-sonar-boat in bathymetric measurements of inaccessible water areas. Geoinformatica Polonica 17 (91), 17-30, Available at: http://www.ejournals.eu/GP/2018/Vol-17/art/12589//.
• [5] Gawałkiewicz R., Madusiok D., 2018b. The Bagry Reservoir – part 4. The application of acoustic sonar lowrence mark-4 in thorough inventory of a difficult-to-access waterbody. Geoinformatica Polonica 17 (91), 31-42, Available at: http://www.ejournals.eu/GP/2018/Vol-17/art/12590/.
• [6] Glapa W., Hawrysz M., Batog A., 2008. Określenie geotechnicznych warunków bezpiecznej eksploatacji złoża kruszywa naturalnego ‘Dwory’ w sąsiedztwie słupów linii energetycznej 110 kV Poręba - Dwory przęsło 23-28 oraz Dwory - Zator Dwory przęsło 6-11. Wrocław, unpublished expertise.
• [7] Haniotis S. et al., 2015. Seafloor segmentation using angular backscatter responses obtained at sea with a forwardlooking sonar system. Applied Acoustics. Oxford, England: Elsevier SCI LTD, 89, 306-319.
• [8] Hitz G. et al., 2012. Autonomous inland water monitoring: Design and application of a surface vessel. Robotics & Automation Magazine, IEEE 19 (1), 62-72.
• [9] Ivakin A.N., 2006. Remote sensing technique for geoacoustic characterization of heterogeneous marine sediments. Applied Physics Laboratory, College of Ocean and Fishery Sciences, University of Washington.
• [10] Kapera H., 2008. Dodatek nr 4 do dokumentacji geologicznej złoża kruszywa naturalnego Dwory w kat C1. Kraków, unpublished documentation.
• [11] Kotas-Surówka J., 2011. Ekspertyza geologiczno - inżynierska i rozwiązanie docelowe rekultywacji skarp przy eksploatacji kruszywa naturalnego pomiędzy słupami energetycznymi 110kv w kopalni kruszywa Dwory. Kraków, unpublished expertise.
• [12] Kurbiel W., 2008. Instrukcja organizacji bezpiecznej pracy w pobliżu i pod liniami 110 kV Dwory – Zator/Skawina pomiędzy słupami 6 - 11 Poręba – Dwory pomiędzy słupami 23 - 28 przy pracach wydobywczych kruszywa. Kraków, unpublished expertise.
• [13] Kurbiel W., Nazimek Ł., 2008. Analiza możliwości eksploatacji kruszywa pod liniami energetycznymi 110 kV Dwory – Zator/Skawina pomiędzy słupami 6 - 11 Poręba – Dwory pomiędzy słupami 23 - 28. Kraków, unpublished expertise.
• [14] Madusiok D., 2015. Badanie wpływu eksploatacji kruszyw naturalnych spod lustra wody w kopalni „Dwory” koło Oświęcimia – Study of the impact of natural aggregates extraction from below the water level in ”Dwory” mine near Oświęcim. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, WUG, pp. 18-23.
• [15] Madusiok D., 2016. Analysis of the possibilities for reclamation after aggregate exploitation in the Cracow’s quarry of Brzegi by using remote sensing and geoinformatics. Geoinformatica Polonica, pp. 113-120, Available at: http://www.ejournals.eu/GP/2016/Vol-15/art/8406.
• [16] Madusiok D., 2017. Monitoring geodezyjny ruchów mas ziemnych przy eksploatacji kruszywa spod lustra wody w aspekcie bezpieczeństwa obiektów inżynierskich – Geodetic monitoring of slope movements during the aggregate extraction from the aspect of engineering facilities security. PhD thesis. AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering.
• [17] Madusiok D., Maciaszek J., 2014. Monitorowanie metodami skaningu laserowego i sondowania akustycznego wpływu eksploatacji górniczej spod lustra wody na obiekty chronione. Przegląd Górniczy 8/2014, 124-130, Available at:http://www.sitg.pl/przegladgorniczy/pokaz/art-1101a20-pdf.html.
• [18] Migda E., 2012. Uproszczony plan ruchu kopalni kruszywa „Dwory” na okres 01.03.2012 – 31.01.2017. Kraków, unpublished.
• [19] Ochałek A. et al., 2018. Modeling and analysis of integrated bathymetric and geodetic data for inventory surveys of mining water reservoirs. E3S Web of Conferences, 35.
• [20] Orłowski A., 1984. Application of multiple echoes energy measurements for evaluation of sea bottom type. Oceanologia 19, 61-78.
• [21] Owerko T., Kwartnik-Pruc A., 2011. Integracja technologii geodezyjnych na przykładzie pomiarów batymetrycznych. PAN Kraków 4/2011, 21-29.
• [22] Patla S., Rogosz K., 2013. Zastosowanie technik sonarowych i wspomagania DGPS do pomiarów eksploatowanych akwenów. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, pp. 169-174.
• [23] Polish Norm, 1996. PN-G-02100 Open-pit mining – The width of protective belts of open-pit mines.
• [24] Romano A., Duranti P., 2012. Autonomous Unmanned Surface Vessels for Hydrographic Measurement and Environmental Monitoring. FIG Working Week, May 2012, 1-15.
• [25] Rzhanov Y., Fonseca L., Mayer L., 2012. Construction of seafloor thematic maps from multibeam acoustic backscatter angular response data. Computers and Geosciences. Elsevier, 41, 181-187. doi: 10.1016/j.cageo.2011.09.001.
• [26] Statute, 2017. Polish Geological and Mining Law of 9 June 2011.
• [27] Valley R., 2014. Composition Algorithm Improved! Available at: http://cibiobase.blogspot.com/search/label/hardness.