【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
我國礦産資源豐富,礦山衆多。礦産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,影響後續的開采;更為嚴重的是有可能引發井下大面積冒落、岩移,造成嚴重的人員傷亡和設備破壞。同時上覆岩層失去支撐而産生移動變形,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衆财産也會造成威脅。
若能确定采空區的埋深和規模,在此基礎上對其進行防治,可以為生産單位的安全提供保障。因此,準确探明采空區的賦存狀态、形态特征,精确獲取其實際邊界,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鑽探方法。物探方法效率高、成本低,但後期圈定異常多,見空率低,且精度不高;鑽探可靠,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。可随着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,鑽孔定點打異常,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鑽探工作,相互指導,相互促進,礦山精确探測,保障安全生産。

二、技術優勢

傳統的采空區探測有物探和鑽探方法。物探方法效率高、成本低,但後期圈定異常多,見空率低,且精度不高;鑽探可靠,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。可随着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,鑽孔定點打異常,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鑽探工作,相互指導,相互促進,礦山精确探測,保障安全生産。

a) CMS-V500鑽孔式三維激光掃描系統在空區探測時無須進入空區内部,同時可自動掃描,精确對地下采空區進行測量。準确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,準确測定空區的空間位置、實際邊界、頂闆面積和體積、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,并将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,動态觀測空區的變化,可以對礦山的安全生産進行預警。

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、岩爆破壞範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,鑽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,掃描頭伸入空區後作旋轉并連續測量收集測點距離和角度數據。每完成一圈的掃描後,掃描頭将自動地按照預先設定的角度擡高,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雲空間信息。

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

對于采空區的複雜形态,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内置有攝像頭,具備無線操控功能,可通過平闆進行控制,因此工作人員不必靠近危險空區,隻利用連接杆将掃描頭送入空區,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

在平闆上設置好起止角、點密度等掃描參數,即可開始掃描。獲取的點雲數據将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

将點雲導入到第三方專業點雲處理軟件中,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态。

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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