礦山采空區(qū)三維激光儀應(yīng)用

1、礦山采空區(qū)三維激光掃描儀應(yīng)用概述金屬礦床的開采會形成大量的采空區(qū)，容易誘發(fā)礦壓、坍塌等現(xiàn)象，影響礦山的安全開采。地下采空區(qū)具有隱伏性強、空間分布特征規(guī)律性差、采空區(qū)頂板具有冒落塌陷情況難以預(yù)測等特點，因此，如何對地下采空區(qū)的分布范圍、空間形態(tài)特征和采空區(qū)的冒落狀況等進行量化評判，一直是困擾工程技術(shù)人員進行采空區(qū)潛在危害性評價及合理確定采空區(qū)處治對策的關(guān)鍵技術(shù)難題。目前世界上先進的采空區(qū)解決方案是利用物探方法確定采空區(qū)，再使用三維激光掃描儀對采空區(qū)進行三維數(shù)字化，進而達到科學(xué)探測采空區(qū)的目的。項目應(yīng)用介紹本次掃描工作與全站儀配合，將掃描的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到礦區(qū)的絕對坐標(biāo)系中；同時利用Z+F標(biāo)靶對比了

2、全站儀與掃描儀的精度；掃描過程中Z+F5010對井下環(huán)境適應(yīng)較好，即使水蒸氣在儀器表面凝結(jié)成水滴并成股流下，對儀器也毫無影響，快速順利的完成了所有掃描工作；注：豎井以及采空區(qū)相對危險，可采用垂直升降工具倒置掃描儀或者水平伸縮工具倒置掃描儀項目實施方法本次掃描位置由礦區(qū)測量技術(shù)人員選擇，一共涉及5處；環(huán)境溫度、濕度相對較高，井下粉塵較大，環(huán)境復(fù)雜。時間位置掃描站數(shù)單站掃描時間標(biāo)靶-137水平采空區(qū)23分30秒3-151水平采空區(qū)23-507#盲斜井卷揚硐室13-200水泵硐室/配電硐室13-185南采空區(qū)13以-151水平處采空區(qū)為例，共掃描兩站，兩站之間用三個標(biāo)靶球來拼接；從進入空區(qū)到掃描儀裝

3、箱結(jié)束耗時1520分鐘；利用掃描儀自帶的Z+FLaserControl自動識別球標(biāo)靶，進行拼接；拼接采用最小二乘法，最低限度的降低拼接誤差，最后生成兩站之間的拼接報告，包括詳細的標(biāo)靶球拼接精度。-151水平處采空區(qū)點云拼接報告（注：上圖是采用最小二乘法，最低限度的降低拼接誤差，最后生成兩站之間的拼接報告）除此之外Z+FLaserControl軟件可以將全站儀導(dǎo)出坐標(biāo)數(shù)據(jù)（*.K、*.IDX、*.TXT）直接導(dǎo)入到點云中，只需要23個標(biāo)靶點就可以將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到礦區(qū)坐標(biāo)系中。經(jīng)過Z+FLaserControl拼接處理后的點云數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入Geomagic軟件，生成封閉三角網(wǎng)模型，即可自動計算體積和剖面。數(shù)據(jù)成果下圖為對-151水平處采空區(qū)點云、模型、以及體積、剖面制作；生成的剖面可以導(dǎo)出IGS、DXF等通用數(shù)據(jù)格式；體積計算剖面生成采空區(qū)形變分析（注：上圖是不同日期同一地點的偏差分析，可導(dǎo)出各式各樣的偏差分析數(shù)據(jù)報表；）優(yōu)勢通過以上數(shù)據(jù)可以看出Z+F5010完全可以適應(yīng)井下的復(fù)雜環(huán)境，并且效率高、作業(yè)過程安全、并且精度可以保持較高水平。后期軟件也可以滿足計算體積、剖面形變分析等需求，建立的三維采空區(qū)模型也能導(dǎo)入其他礦區(qū)安全分析平臺，進行力