溜井三维测量方法与装置详解

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2020-12-11
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摘要 : 溜井“健康”是保障地下矿山生产正常运行的必要条件,定期给溜井做个“胃镜”是维护溜井的重要手段。那么,如何安全快速精准地采集溜井数据,并有效地运用这些数据呢?今天咱们就来聊聊这个话题。

溜井“健康”是保障地下矿山生产正常运行的必要条件,定期给溜井做个“胃镜”是维护溜井的重要手段。那么,如何安全快速精准地采集溜井数据,并有效地运用这些数据呢?今天咱们就来聊聊这个话题。


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1、为什么要进行矿山溜井测量?

溜井是矿山最重要的工程之一,主要功能是负责集贮和转运井下开采矿岩。


在生产过程中,由于频繁受到矿岩冲击碰撞和冲刷,溜井井壁会出现磨损甚至破坏,当破坏发展到一定程度,可能威胁到整个溜井系统、相邻主井和运输巷的安全。


为了保证溜井的畅通和矿山正常生产,需要定期对溜井进行检测。由于溜井构造的特殊性,人员无法进入了解内部情况,应用传统测量方式也无法获得内部数据。


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2、三维激光扫描技术应用于溜井测量

三维激光扫描技术是目前最为先进的溜井测量技术之一。它是一门新兴的测绘技术,是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命,又称“实景复制技术”。


三维激光扫描仪采用非接触式高速激光的测量方式,在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量,获得点云数据。海量点云数据经过三维重构可以再现溜井现状,为溜井健康状况评估提供依据,也为后期溜井治理提供基础数据。

 

三维激光扫描仪采用非接触式测量,测量人员无需进入溜井内部,在保障人员安全的前提下,可快速、安全的采集高精度的点云数据,依据溜井点云建立溜井三维模型,通过分析溜井垮塌方量、垮塌位置、溜井构造裂隙、溜井与其他巷道工程的空间关系等,为后期溜井维护及修复提供精确数据依据。


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3、如何进行外业数据采集?
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溜井测量外业数据采集示意图

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4、内业数据处理及应用

溜井原始数据

采集的溜井原始点云数据如下图所示,应用三维激光扫描仪采集的点云,点密度可达厘米级,可最大限度的表现溜井现状,为分析治理提供较为精确的基础数据。
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原始点云数据


三维建模

通过处理采集的点云数据,重构溜井三维模型,如图所示,为后期分析提供基础数据。
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溜井三维模型



溜井与其他工程的空间距离分析

溜井的破坏会威胁到周围工程的安全,通过分析溜井与周围工程的空间距离,评估溜井对周围工程的危害,为下部工程布置提供依据,如图所示为实测矿石溜井与设计废石溜井的空间距离分析。
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矿石溜井与设计废石溜井空间距离


溜井储量分析

应用建立的三维溜井模型,可以快速统计溜井存储量(实方量)。

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存储量统计表


溜井剖面图和平面图输出

通过建立的三维模型可以快速输出相关剖面图和平面图。

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溜井分层平面图


溜井破坏分析

应用三维激光扫描仪可以采集高密度点云,可表现溜井内部节理裂隙分布情况,可快速查询和统计溜井节理裂隙产状,结果如图(1)所示,地质玫瑰图如图(2)所示,从图(2)中可知溜井破坏方向应该为北偏东10度左右。

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(1)节理产状查询

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(2)节理玫瑰图

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5、结语

三维激光扫描技术为安全高效的溜井测量提供了可能,在保障人员安全的情况下,快速、安全的采集溜井内部数据;同时,强大的内业数据处理软件可以保证采集到的数据高效处理,有效应用到矿山生产决策中,为评估周围工程安全、下部工程布置以及后期溜井治理提供可靠依据。

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