В работе представлен метод обработки данных дистанционного зондирования спутника Landsat на платформе облачных вычислений Google Earth Engine (GEE) для получения информации о поверхностной температуре в местах добычи угля открытым способом. Актуальность работы. Пожары на предприятиях, добывающих уголь, серьезно влияют на среду обитания, загрязняют атмосферу токсичными газами, вызывают лесные пожары и просадки поверхности грунта на окружающей территории. Мониторинг температуры поверхности в районах добычи угля предоставляет важную информацию для раннего обнаружения пожароопасных участков и принятия решений по эффективному реагированию на риски возникновения техногенных пожаров. Дистанционное зондирование Земли из космоса дает возможность оперативно контролировать температуру поверхности угольных карьеров и отвалов по спутниковым тепловизионным инфракрасным каналам.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Науки о Земле
Добыча угля помогает удовлетворить энергетические потребности страны, но она также оказывает негативное воздействие на окружающую среду: загрязнение почвы и воды [3], деградация почвы из-за угольного шлака [4, 5]. Угольные пожары – частое явление на угольных шахтах и карьерах по всему миру. Основная причина самовозгорания угля заключается в том, что в процессе его окисления выделяется тепло, которое накапливается в течение некоторого периода времени, что приводит к увеличению температуры до критической и самовозгоранию угля. Это опасное явление на добывающих уголь предприятиях серьезно влияет на среду обитания и наносит ущерб окружающим промышленным объектам [6]. В крупнейших угледобывающих странах мира, таких как Индия, Китай, США и Южная Африка, были зафиксированы крупные угольные пожары площадью до сотен квадратных километров [7, 8].
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Luu Dug Hai, Nguyen Thi Hoang Lien. Renewable energy policies for sustainable development in Vi etnam // Vietnam National University Journal of Sciences: Earth and Environment Sciences. 2009. Vol. 25. Iss. 3. P. 133-142.
2. Statistical Review of World Energy 2022. London: Heriot-Watt University; Whitehouse Associates, 2022. 60 p. URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2022-full-report.pdf (дата обращения: 18.08.2023).
3. Finkelman R. B., Wolfe A., Hendryx M. S. The future environmental and health impacts of coal // Energy Geoscience. 2021. Vol. 2. Iss. 2. P. 99-112. DOI: 10.1016/j.engeos.2020.11.001 EDN: ADOMNE
4. Pandey M., Mishra A., Swamy S., Thakur T., Pandey V. Impact of coal mining on land use dynamics and soil quality: Assessment of land degradation vulnerability through conjunctive use of analytical hierarchy process and geospatial techniques // Land Degradation & Development. 2022. Vol. 33. Iss. 16. P. 3310-3324. DOI: 10.1002/ldr.4390 EDN: XDKILO
5. Thakur T., Dutta J., Upadhyay P., Patel D., Thakur A., Kumar M., Kumar A. Assessment of land degradation and restoration in coal mines of central India: A time series analysis // Ecological Engineering. 2022. Vol. 175. Art. 106493. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2021.106493 EDN: VNMTIO
6. Stracher G., Prakash A., Sokol E. Coal and peat fires: a global perspective, Vol. 3: Case study - coal fires. Elsevier Science, 2015. DOI: 10.1016/C2010-0-68844-4
7. Hu Lintao, Zhu Hongqing, Liao Qi, Qu Baolin, Gao Rongxiang. Tao Ruoyi, Fu Mingfu. Visual analysis of coal fire detection research based on bibliometrics // International Journal of Remote Sensing. 2023. Vol. 44. Iss. 19. P. 5976-6011. DOI: 10.1080/01431161.2023.2257862 EDN: XHYTJM
8. Prakash A., Gupta R. P. Surface fires in Jharia coalfield, India - their distribution and estimation of area and temperature from TM data // International Journal of Remote Sensing. 1999. Vol. 20. P. 1935-1946. EDN: YFTDVK
9. Gao Yanyan, Hao Ming, Wang Yunjia, Dang Libo, Guo Yuecheng. Multi-scale coal fire detection based on an improved active contour model from Landsat-8 satellite and UAV images // International Journal of Geo-Information. 2021. Vol. 10. Iss. 7. DOI: 10.3390/ijgi10070449
10. Mishra R. K., Roy P. N. S., Pandey J., Khalkho A., Singh V. K. Study of coal fire dynamics of Jharia coalfield using satellite data // International Journal of Geomatics and Geosciences. 2014. Vol. 4. No. 3. P. 477-484.
11. Raju A. Remote sensing-based coal fire studies in Jharia coalfield: PhD thesis. Earth science Indian Institute of Technology Roorkee, 2015. 189 p.
12. Wolf K. H, Bruining J., Meeuwis R. Understanding underground coal fires for utilization // 68th EAGE Conference and Exhibition incorporating SPE EUROPEC, European Association of Geoscientists & Engineers, 2006. DOI: 10.3997/2214-4609.201402110
13. Zhang Y, Wang A., Chen L., Liu C. Study of thermal characteristics and functional group changes of Yanghuopan Coal during spontaneous combustion // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2021. Vol. 147. P. 3753-3761. DOI: 10.1007/s10973-021-10802-6
14. Du C., Ren H., Qin Q., Meng J., Li J. Split-window algorithm for estimating land surface temperature from Landsat 8 TIRS data // EEE Geoscience and Remote Sensing Symposium, 13-18 July 2014. Quebec City; 2014. P. 3578-3581. DOI: 10.1109/IGARSS.2014.6947256
15. Jimenez-Munoz J. C, Sobrino J. A., Skokovic D., Mattar C., Cristobal J. Land surface temperature retrieval methods from Landsat-8 thermal infrared sensor data // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2014. Vol. 11. Iss. 10. P. 1840-1843. DOI: 10.1109/LGRS.2014.2312032
16. Rongali G., Keshari A. K., Gosain A. K., Khosa R. Split-window algorithm for retrieval of land surface temperature using Landsat 8 thermal infrared data // Journal of Geovisualization and Spatial Analysis. 2018. Vol. 2. P. 1-19. DOI: 10.1007/s41651-018-0021-y EDN: KJIEWR
17. Sobrino J. A., Jimenez-Munoz J. C., Zarco-Tejada P. J., Guadalupe Sepulcre-Canto, Eduardo de Miguel. Land surface temperature derived from airborne hyperspectral scanner thermal infrared data // Remote Sensing of Environment. 2006. Vol. 102. Iss. 1-2. P. 99-115.
18. Chen Y, Li J., Yang B., Zhang S., Shi P. Detection of coal fire location and change based on multi-temporal thermal remotely sensed data and field measurements // International Journal of Remote Sensing. 2007. Vol. 28. Iss. 15. P. 3173-3179.
19. Cracknell A. P., Mansor S. B. Detection of sub-surface coal fires using Landsat Thematic Mapper data // International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. 1992. Vol. 29. P. 750-753.
20. Guha A., Kumar K. Structural controls on coal fire distributions - Remote sensing based investigation in the Raniganj coalfield, West Bengal // Journal of the Geological Society of India. 2012. Vol. 79. P. 467-475. EDN: SIQEZG
21. Huo H., Jiang X., Song X., Li Z., Ni Z., Gao C. Detection of coal fire dynamics and propagation direction from multi-temporal nighttime Landsat SWIR and TIR data: A case study on the Rujigou coalfield, Northwest (NW) China // Remote Sensing. 2014. Vol. 6. Iss. 2. P. 1234-1259.
22. Liu J., Wang Y, Yan S., Zhao F., Li Y, Dang L., Liu X., Shao Y, Peng B. Underground coal fire detection and monitoring based on Landsat-8 and Sentinel-1 data sets in Miquan fire area, Xin Jiang // Remote Sensing. 2021. Vol. 13. Iss. 6. Art. 1141. DOI: 10.3390/rs13061141 EDN: SVWBLF
23. Nguyen T. T., Vu D. T. Use of hot spot analysis to detect underground coal fires from Landsat-8 TIRS data: A case study in the Khanh Hoa coal field, North-East of Vietnam // Environment and Natural Resources Journal. 2019. Vol. 17(3). P. 1-10. EDN: OBQZMN
24. Trinh L. H., Zablotskii V. R. The application of Landsat multi-temporal thermal infrared data to identify coal fire in the Khanh Hoa coal mine, Thai Nguyen province, Vietnam // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2017. Vol. 53. Iss. 9. P. 1181-1188. DOI: 10.1134/S0001433817090183 EDN: UYGVHQ
25. Vu D. T., Nguyen T. T. Spatio-temporal changes of underground coal fires during 2008-2016 in Khanh Hoa coal field (North-east of Viet Nam) using Landsat time-series data // Journal of Mountain Science. 2018. Vol. 15. P. 2703-2720. EDN: PVQYRE
26. Wang T., Wang Y, Zhao F., Feng H., Liu J., Zhang L., Zhang N., Yuan G., Wang D. A spatio-temporal temperature-based thresholding algorithm for underground coal fire detection with satellite thermal infrared and radar remote sensing // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2022. Vol. 110. Art. 102805. DOI: 10.1016/j.jag.2022.102805 EDN: XGPBND
27. Prasun K., Kuntala L., Kanika S. Application of remote sensing to identify coal fires in the Raniganj Coalbelt, India // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2006. Vol. 8. Iss. 3. P. 188-195.
28. Trinh L. H., Nguyen V. N. Mapping coal fires using Normalized Difference Coal Fire Index (NDCFI): case study at Khanh Hoa coal mine, Vietnam // Mining Science and Technology. 2021. Vol. 6. No. 4. P. 233-240. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-4-233-240 EDN: FJQSXL
29. Adjovu G. E., Stephen H., James D., Ahmad S. Overview of the application of remote sensing in effective monitoring of water quality parameters // Remote Sensing. 2023. Vol. 15. Iss. 7. Art. 1938. DOI: 10.3390/rs15071938 EDN: KWERBS
30. Lin F., Chung L., Wang C., Ku W., Chou T. Storage and processing of massive remote sensing images using a novel cloud computing platform // GIScience and Remote Sensing. 2013. Vol. 50. Iss. 3. P. 322-336. DOI: 10.1080/15481603.2013.810976
31. Gomes V., Queiroz G., Ferreire K. An overview of platforms for big Earth observation data management and analysis // Remote Sensing. 2020. Vol. 12. Iss. 8. Art. 1253. DOI: 10.3390/rs12081253 EDN: HKUUPV
32. Velastegui-Montoya A., Montalvan-Burbano N., Carrion-Mero P., Rivera-Torres H., Sadeck L., Adami M. Google Earth Engine: A global analysis and future trends // Remote Sensing. 2023. Vol. 15. Iss. 14. Art. 3675. DOI: 10.3390/rs15143675 EDN: DZHRWD
33. Shankaraiah J. Analysis of opencast mining characteristics using multi-temporalremote sensing images and Google Earth Engine. Twente: Geoinformation Science and Earth Observation MSc; 2021.
34. Piralilou T. S., Einali G., Ghorbanzadeh O., Nachappa T. G., Gholamnia K., Blaschke T., Ghamisi P. A Google Earth Engine approach for wildfire susceptibility prediction fusion with remote sensing data of different spatial resolutions // Remote Sensing. 2022. Vol. 14. Iss. 3. Art. 672. DOI: 10.3390/rs14030672
35. Landsat 8 (L8) data users handbook. URL: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-8-data-users-handbook (дата обращения: 20.06.2023).
36. Valor E., Caselles V. Mapping land surface emissivity from NDVI. Application to European African and South American areas // Remote Sensing of Environment. 1996. Vol. 57. P. 167-184.
37. Rouse J. W., Hass R. H., Schell J. A., Deering D. W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // Earth Resources Technology Satellite-1 Symposium. Washington-DC; 1973. P. 309-317.
38. Калайгорода В. В., Простов С. М., Шабанов Е. А., Никулин Н. Ю. Комплексный геофизический мониторинг для локации очагов эндогенных пожаров в борту угольного разреза // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2023. № 4. С. 120-131. DOI: 10.21440/0536-1028-2023-4-120-131 EDN: JRJZFA
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье представлены результаты научно-производственной конференции «Технология и безопасность взрывных работ», организованной Институтом горного дела УрО РАН и Ассоциацией «Взрывники Урала». В рамках теоретической части конференции заслушаны научные доклады и сообщения на темы: оптимизация затрат на буровые работы; развитие буровзрывных работ на карьерах ПАО «Ураласбест» и Качканарского ГОКа; разработка Российским федеральным ядерным центром -Всероссийским научно-исследовательским институтом технической физики им. академика Е. И. Забабахина перспективных модульных перфораторов; создание и производство бурового инструмента, шарошечных буровых станков и горно-шахтного оборудования АО «Машиностроительный холдинг» и НАО «НИПИГОРМАШ»; технологии уплотнения просадочных грунтов глубинными взрывами; современные приборы производства ООО «ДАВТЕХ» для измерения гранулометрического состава взорванной горной массы и скорости детонации; создание биметаллических соединений с помощью взрывов. Особое внимание уделено перспективам применения электронных систем инициирования и необходимости модернизации оборудования. Конференция завершилась экскурсиями на производственные площадки ООО «Протол» и ООО «Металинвест», НАО «НИПИГОРМАШ» и ПАО «Ураласбест» с посещением музея. По итогам проведения конференции намеченные цели выполнены: пополнены знания специалистов взрывного дела; реализуется дальнейшее сближение взрывников, науки и производства. Следующая конференция запланирована на октябрь 2025 г., она будет посвящена электронным системам инициирования.
Прежде чем приступить к освоению месторождения, потенциальный недропользователь обязан пройти через ряд обязательных процедур: согласование, сбор, обработку и анализ геологических данных. Недропользователь собирает сведения о геологическом строении, составе горных пород, тектонических особенностях местности, наличии полезных ископаемых и других важных характеристиках, которые могут быть получены в результате геологических исследований, аэрофотосъемки, бурения скважин и другими методами. Именно на начальном этапе работы горнодобывающего предприятия необходимо провести тщательный анализ всех полученных данных, так как ошибки, допущенные при формировании лицензии на право пользования недрами, могут привести к серьезным экономическим проблемам для предприятия. В настоящее время остается актуальным вопрос о разработке методик, позволяющих производить экспресс-оценку проектных решений.
По сравнению с мониторингом оседаний земной поверхности в городах, значительные смещения и большие уклоны на участках производства горных работ сильнее препятствуют точности развертывания фазы и эффекту декогерентности, затрудняя использование метода радарной интерферометрии с синтезированной апертурой InSAR. В работе рассматриваются сложности использования традиционной технологии InSAR для мониторинга значительных оседаний поверхности в районах добычи полезных ископаемых и демонстрируется эффективность технологии InSAR с временной когерентной точкой - TCPInSAR (Temporal Coherent Point InSAR) - для мониторинга оседаний в горнодобывающей промышленности при больших амплитудах смещений.
Высокие уровни запыленности воздуха в зоне дыхания горнорабочих наблюдаются в очистных и проходческих забоях, проветривание которых организовано в полном соответствии с действующими требованиями охраны труда. Причину несоответствия фактических условий труда по фактору аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД) проектным параметрам следует искать в системных недостатках подходов к проектированию обеспыливающей вентиляции подземных горных выработок. Традиционно расчет вентиляции производится исходя из предельно допустимой среднесменной концентрации пыли в проветриваемом объеме, но при этом не учитывается концентрация пыли в рабочей зоне. Проведенные автором исследования и государственная статистика подтверждают несоответствие расчетных параметров вентиляции подземных выработок измеренным параметрам АПФД в зоне дыхания работника. Цель работы - исследование санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих.
Метрологическое обеспечение геологоразведочных работ играет ключевую роль в повышении точности и достоверности результатов измерений, особенно при геофизических исследованиях скважин. Применение стандартных образцов (СО) помогает осуществлять эффективную калибровку и аттестацию оборудования, используемого в полевых условиях, горнопромышленной геологии и горной геофизике. Цель работы - рассмотреть и проанализировать методику и технологию изготовления стандартных образцов, используемых в радиометрических методах каротажа, и выработать меры по улучшению качества и точности СО. Методика изготовления стандартных образцов. Для достижения высокого уровня метрологического обеспечения радиометрических методов каротажа необходимо и достаточно иметь шесть стандартных образцов, пересеченных скважиной. Материалы для изготовления СО должны отвечать строгим требованиям по качеству и однородности состава. Чаще всего используются урановые, ториевые и калиевые руды, а также химически чистые соединения, такие как хлористый калий и двуокись тория. Максимальный размер частиц не должен превышать 5 мм. Укладку материала необходимо выполнять аккуратно во избежание образования пустот и неоднородного распределения радионуклидов. Качество изготовленных стандартных образцов проверяется специальными методами, направленными на оценку однородности и стабильности материала.
Практически не существует надежной методики осуществления сдвига пород по реальным трещинам массива (натурного эксперимента), преобладают лабораторные исследования на эквивалентных материалах. Столь упрощенный подход крайне неточен и не отражает истинную геометрию поверхностей ослабления. Необходимо проводить эксперименты с горной породой и присущей ей реальной трещиной, поскольку реальные трещины далеки от такой идеализированной модели.
В Российской Федерации, как и в целом во всем мире, неуклонно возрастают объемы добычи полезных ископаемых. Есть основания полагать, что эта тенденция сохранится в обозримом будущем с ростом населения и увеличивающимися потребностями в минеральном сырье. Проектирование и управление горными предприятиями как природно-технологическими системами минерально-сырьевого комплекса - многофункциональная деятельность, включающая в себя технологическую, геологическую, экологическую, экономическую, социальную составляющие, что обуславливает необходимость междисциплинарного подхода к ней. В статье как один из вариантов реализации такого подхода рассматривается возможность совместного использования ESG-концепции и SWOT-анализа. Методология. Авторами проанализированы существующие концепции представления и описания природно-технологических систем и подходы к их проектированию и управлению ими в меняющихся условиях деятельности добывающих отраслей. Критически изучен и оценен существующий опыт реализации принципов совместного технологического, экологического, социального и корпоративного управления предприятиями в других отраслях. С использованием методов анализа и синтеза осуществлен поиск научно-практического подхода к использованию упомянутых принципов при решении задач, стоящих перед горной промышленностью. Результаты и обсуждения. Сформулирован алгоритм нахождения оптимальных решений комплексных, взаимосвязанных эколого-технологических, экологотерриториальных и производственно-социальных задач, основанный на совместном применении положений ESG-подхода (основанного на наборе базовых принципов, декларирующих совместный равнозначный учет экологических, социальных и управленческих аспектов в деятельности компаний при принятии технологических, структурных и инвестиционных решений) и SWOT-анализа (метода стратегического планирования, применяемого для оценки внутренних и внешних факторов, которые влияют на развитие компании). Дана оценка возможности и перспективности применения этого алгоритма для предприятий минерально-сырьевого комплекса.
КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ДРОБИЛКИ
Введение. Глубоководная добыча твердых полезных ископаемых требует инновационных решений, сочетающих эффективность и экологическую безопасность. В статье рассматривается технология, объединяющая камуфлетное взрывание, гидромониторную обработку и эрлифтную транспортировку, - перспективный метод освоения морских месторождений. Методология. Проведен комплексный анализ работы гидромониторного комплекса на глубинах до 5000 м. Исследованы параметры камуфлетных взрывов (глубина заложения зарядов, тип взрывчатого вещества); режимы гидромониторного размыва (давление 15-25 МПа, угол струи 20°-35°), эффективность эрлифтного подъема пульпы. Данные получены в ходе натурных испытаний на полигонах Тихого океана с применением дистанционно управляемых подводных аппаратов для мониторинга (системы мониторинга ROV).
Цель работы - оценка влияния хрупко-пластических свойств пластов смешанной структуры на оптимальные параметры схемы набора резцового режущего инструмента шнековых исполнительных органов, обеспечивающие наибольшую эффективность процесса разрушения забоя. Методика. Достижение поставленной цели обеспечивалось на основе системного подхода, при рациональном сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. Математическая модель влияния хрупко-пластических свойств пластов смешанной структуры на значение рациональной ширины среза базируется на общепризнанных положениях теории резания углей и пород.
Издательство
- Издательство
- УГГУ
- Регион
- Россия, Екатеринбург
- Почтовый адрес
- 620144, Свердловская обл, г Екатеринбург, Ленинский р-н, ул Куйбышева, стр 30
- Юр. адрес
- 620144, Свердловская обл, г Екатеринбург, Ленинский р-н, ул Куйбышева, стр 30
- ФИО
- Батрак Глеб Игоревич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- OFFICE@URSMU.RU
- Контактный телефон
- +7 (343) 2830606