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云南普朗铜矿全天边坡实时在线监测

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2017-04-17
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摘要 : 三维激光扫描仪IP65的高防护等级,在云南香格里拉地区4180m高海拔地区,实现了-40℃至50℃范围内工作,7×24小时不间断展开变形监测工作。

随着矿山的开采,会对周边环境造成不同程度的破坏,为了保障矿山及周边的生命财产安全,需要对可能破坏的区域进行变形监测,实时了解区域变形情况,提前发出破坏预警,保障矿山及周边的生命财产安全。传统的变形监测手段主要包括:埋设应力传感器、架设全站仪棱镜,并定时应用全站仪进行测量、架设GPS,定时采集数据等,如图1所示,传统变形监测只能做对单点进行监测,无法实现对监测点间的变形进行监测,加之在变形区域埋设传感器、架设棱镜或架设GPS施工难度大,且自身遭到破坏的可能性较大,后期维护困难。介于单点监测的局限性,目前国外主要发展应用面监测,可实现面监测的手段包括:雷达、三维激光扫描仪以及卫星,如图2所示,三种面监测手段各有优劣,现主要介绍三维激光扫描仪在边坡变形监测中的应用。


边坡常规定点监测技术.png 

1 传统点监测


1、三维激光扫描仪技术简介

三维激光扫描技术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,三维激光扫描技术又称“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,无需在现场布设标靶,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边坡现状,多期数据对比可实现对边坡实时变形监测。


边坡实时监测预警.png 

2 面监测手段

2、MAPTEK I-Site系列三维激光扫描仪简介

澳大利亚MAPTEK公司有着30多年的软件研发历史和10多年的硬件研发历史,其产品广泛应用于矿山等恶劣的环境,目前I-Site系列三维激光扫描仪主要包括:I-Site XR3(超长距离三维激光扫描仪,最大测距2400m)、I-Site LR3(长距离三维激光扫描仪,最大测距1200m)、I-Site SR3(短距离三维激光扫描仪,最大测距500m),该公司硬件产品可结合不同的软件实现不同的应用,主要应用包括:常规地形测量、矿山采掘方量验收、矿山施工质量验收、矿山超欠挖检测、边坡变形实时监测等。

3、MAPTEK I-Site 8820XR-CT在边坡变形监测中的应用

MAPTEK I-Site系列产品拥有IP65的高防护等级,可在-40℃至50℃范围内工作,为实现7×24小时不间断变形监测提供了保障,现以MAPTEK I-Site 8820XR-CT在普朗铜矿地表沉降监测中的应用为例介绍MAPTEK三维激光扫描仪在边坡变形监测中的应用。

3.1 项目背景

普朗铜矿设计年产铜矿1250万吨,是目前国内年产量最大的地下开采铜矿,采矿设计采用自然崩落法采矿,该采矿方法要求随着开采工作的进行地表要随之塌陷,为了了解地表塌陷情况,现采用MAPTEK I-Site 8820XR-CT配合SENTRY2.0进行地表沉降监测,及时了解地表塌陷情况,为矿山安全保驾护航。

3.2 架设位置选择

为了能更全面的采集监测区域数据,将三维激光扫描仪架设在了监测区域对面,海拔4180m处,仪器安装情况如图3、图4所示。


三维激光扫描仪边坡监测安装.png 

3 三维激光扫描仪现场安装位置


全天边坡监测.png 

4 三维激光扫描仪现场安装位置

3.3 数据传输

三维激光扫描仪采集的点云数据和气象站采集的气象信息通过光纤远程传输至矿山中控室,实现远程操控。

3.4 监测成果

Sentry2.0是MAPTEK专门针对边坡变形监测研发的监测软件,软件界面如图5所示,可实现对三维激光扫描仪的远程操控,自动处理采集的点云数据,绘制区域变形位移曲线(如图6所示),区域变形速度曲线(如图7所示),各气象信息曲线(如图8所示,可包括:温度、湿度、气压、风速、风向、降雨量)。

边坡变形监测软件.png 

5 变形监测软件界面


变形监测软件成果展示.png 

6 区域变形位移曲线


边坡变形曲线.png 

7 区域变形速度曲线


边坡监测气象数据.png 

8 监测曲线气象信息

3.5 监测预警

Sentry2.0可提前设置预警值,当出现变形超限时,系统会自动通过邮件或短信方式通知相关人员,以便提前做出防护措施。

边坡监测塌陷坑1.jpg

图8     1#塌陷坑预警



4、总结

MAPTEK I-Site系列产品配合Sentry2.0可实现实时边坡变形监测,可自动绘制边坡变形位置曲线,边坡变形速度曲线,边坡变形反速度曲线,以及监测区域气象信息等,并可提前设置预警值,如出现超限系统会自动以邮件或短信方式通知相关人员,提前做好防护措施,为矿山安全生产保驾护航。


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