【空區三維掃描系統在礦山采空區探測中的應用】_礦山采空區設備三維激光掃描儀-華測導航

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      空區三維掃描系統在礦山采空區探測中的應用
      我國礦產資源豐富,礦山眾多。礦產資源的地下開采形成了大量的采空區,且沒有得到有效的充填,原有的應力平衡被打破,使礦山的開采條件惡化,造成礦柱變形破壞,相鄰作業區采場和巷道維護困難,影響后續的開采;更為嚴重的是有可能引發井下大面積冒落、巖移,造成嚴重的人員傷亡和設備破壞。同時上覆巖層失去支撐而產生移動變形,甚至崩塌滑落,造成地面沉降、地表開裂等嚴重的災害結果,對礦山周邊地區的安全和群眾財產也會造成威脅。
      若能確定采空區的埋深和規模,在此基礎上對其進行防治,可以為生產單位的安全提供保障。因此,準確探明采空區的賦存狀態、形態特征,精確獲取其實際邊界,對空區治理至關重要。
      空區三維掃描系統在礦山采空區探測中的應用,華測三維激光掃描系統輕松完成下空區三維掃描,
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      解決方案

      一、現狀及困難

      傳統的采空區探測有物探和鉆探方法。物探方法效率高、成本低,但后期圈定異常多,見空率低,且精度不高;鉆探可靠,但工作量大,效率低,成本高,如何結合二者開展采空區探測一直是一個難題。可隨著三維激光測量手段的出現,給二者結合進行采空區探測帶來了契機,可以實現物探掃面圈異常,鉆孔定點打異常,三維激光掃描驗證的空區異常,根據結果指導下一步物探和鉆探工作,相互指導,相互促進,礦山精確探測,保障安全生產。

      二、技術優勢

      傳統的采空區探測有物探和鉆探方法。物探方法效率高、成本低,但后期圈定異常多,見空率低,且精度不高;鉆探可靠,但工作量大,效率低,成本高,如何結合二者開展采空區探測一直是一個難題。可隨著三維激光測量手段的出現,給二者結合進行采空區探測帶來了契機,可以實現物探掃面圈異常,鉆孔定點打異常,三維激光掃描驗證的空區異常,根據結果指導下一步物探和鉆探工作,相互指導,相互促進,礦山精確探測,保障安全生產。

      a) CMS-V500鉆孔式三維激光掃描系統在空區探測時無須進入空區內部,同時可自動掃描,精確對地下采空區進行測量。準確掌握采空區的實際邊界對實施空區管理、空區周邊礦體開采和巷道工程的設計及施工具有重要的工程意義,也有助于礦柱回采爆破設計優化,進而提高礦山經濟效益。

      b) 有利于空區信息數據庫的建立。利用空區三維可視化模型,準確測定空區的空間位置、實際邊界、頂板面積和體積、采場超欠挖量、采場存留礦量、采場貧化損失等空區多源信息,并將空區多源信息進行有效組合構建空區信息數據庫,為礦山開采設計、空區失穩分析、空區安全性評價、空區處理及災害預測等提供可靠的依據。

      c) 對于采礦活動中的不穩定空區,采用三維激光定期掃描監測,動態觀測空區的變化,可以對礦山的安全生產進行預警。

      d) 此外還可以應用于充填體位移監測、空區片幫與冒落精密測量、巖爆破壞范圍測量及巷道斷面測量等。

      空區三維掃描系統在礦山采空區探測中的應用,鉆孔式三維激光掃描系統在采空區勘測的應用案例,

      CMS V500

      三、解決方案


      CMS空區三維掃描系統搭載一個激光掃描頭,掃描頭伸入空區后作旋轉并連續測量收集測點距離和角度數據。每完成一圈的掃描后,掃描頭將自動地按照預先設定的角度抬高,并進行新一圈的掃描,直至完成全部的探測工作,最終獲取采空區海量點云空間信息

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的掃描場視角

      掃描場視角

      對于采空區的復雜形態,CMS提供了多種工作模式,針對不同的情況合理進行掃描。

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的多種工作模式

      多種工作模式

      當需要對地表下的采空區進行掃描時,使用專用VIP套件,垂直深入至待探測采空區。

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的VIP工作模式展示

      VIP工作模式


      CMS V500內置有攝像頭,具備無線操控功能,可通過平板進行控制,因此工作人員不必靠近危險空區,只利用連接桿將掃描頭送入空區,通過攝像頭獲取影像,即可了解掃描頭所到位置及附近情況。

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的作業時攝像頭實時查看

      攝像頭實時查看

      在平板上設置好起止角、點密度等掃描參數,即可開始掃描。獲取的點云數據將在軟件窗口中實時顯示。

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的軟件界面展示圖

      軟件界面

      將點云導入到第三方專業點云處理軟件中,即可封裝出采空區模型。

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的采空區模型封裝

      采空區模型封裝

      對采空區模型可計算出體積,也可進行斷面分析,查看不同位置處斷面形態。

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的采空區體積計算

      采空區體積計算

      華測CMS空區三維掃描系統應用于采空區的勘測,CMS空區三維掃描系統的采空區斷面查看

      采空區斷面查看

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