基于CMS实测的采空区三维建模技术及应用.pdf

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1、2012年12月中国矿山工程Dec．，2012第41卷第6期ChinaMineEngineeringVo1．41No．6基于CMS实测的采空区三维建模技术及应用ThreedimensionalmodelingtechniquebasedonactuallymeasuringgoafbyCMSanditsapplication陈立新，郑攻关，韦章能，袁世伦(1．仙人桥矿业公司，江苏句容211131；2．铜陵有色金属集团控股有限公司，安徽铜陵244001)摘要：三维激光探测法是目前世界上一种新型的空区探测方法。采用先进的空

2、区探测系统(CMS)对金属非金属矿山形成的采空区进行精密探测，在此基础上，运用三维矿业建模软件Dimine建立采空区三维模型，并得到空区的形状、空间位置和体积大小，为空区的稳定性后续分析与处理及指导残矿回采提供可靠的依据。关键词：CMS；采空区；三维建模；DimineAbstract：Threedimensionlasercavitymonitoringmethodisanewtypecavitydetectionmethod．Basedontheprecisiondetectionofgoafofmetallican

3、dnonmetallicminesusingcavitymonitoringsystem(CMS)，usingDiminesoftwaretobuildthreedimensionalmodelofgoaf,thentheshape，spacialpositionandvolumeofgoafcanbeobtained，andwhichcanprovidereliablebasisforthestabilityanalysisandtreatmentofgoafandguidethestopingofresidualo

4、re．Keywords：CMS；goaf；threedimensionalmodeling；Dimine1前言采空区的大量存在对矿山安全生产是较大的安全隐患，主要是突发的大面积采空区垮塌和地表的突然大范围下陷，其后果十分严重。仙人桥矿业公司南山矿段一20、一60m中段为原九华山铜矿的开采中段，由于停产多年，坑道、底部大部分存在淤泥，只有局部地段顶板垮落，仙人桥矿业公司前期对老坑道进行了清理，其中一20m中段大部分已清理，一60m中段基本上全部清理文章编号：并进行了轨道辅设、风水电恢复、残矿回采等工作，一20m1672—

5、609X(20l2)O6—0001—03中段以上的矿体原九华山矿大部分都已进行回采。形中图分类号：TD853．391~．2成大大小小的多个采空区，仙人桥矿业公司于2010年组文献标识码：B织矿山技术人员进行了空区调查、老坑道补测、残矿调收稿日期：2012—03—30查及矿体核实等工作，但受调查手段限制，采空区体积、修订日期：2012—10—26空间关系、空区间柱没能完全查清，本次空区控测在原作者简介：陈立新(1967一)，男，安有调查的基础上，以CMS空区精密探测系统及Dimine等徽桐城人，采矿工程师，注册安全软件工

6、具为主要手段，结合仙人桥铜矿工程实际，对仙人工程师，主要从事采矿生产技术和桥铜矿开采历史形成的南山矿段一20、一60m中段的多个管理工作。采空区进行精密探测，探测成果直接用于计算空区体积和顶板面积、建立空区三维模型、确定矿柱实际边界、沿任意方向和位置剖切，进而确定空区大小、相互关系，为·2·中国矿山工程2012年(第41卷)矿山实施空区安全管理和控制及指导残矿回采提供旁的巷道部分进行切割处理)；⑥再次验证修改后的科学依据。实体模型，如果错误返回第⑤步，重新对模型进行编2CMS工作原理辑，反之完成采空区三维模型Dimin

7、e构建。采空区三维模型Dimine生成方法路线如图1所示。空区探测系统fCavityMonitoringSystem，简称CMS)是一种基于激光的空区探测系统，可实现对空区的三维精密探测f探测精度达2cm)。主要用于井下巷道、硐室及采空区的精密探测。目前，已有160多套CMS在全球应用。在北美、澳大利亚等矿业发达国家已经成为地下采场和空区探测的主要手段，尤其是对危险和人员无法进入的空区探测，CMS是目前最有效的探测手段之一。CMS的基本构成包括激光扫描头、电源和数据收发器、手持式控制器及处理软件。CMS系统采用的是一种

8、激光测距仪的扫描头。激光扫描头伸入空区后作360。旋转并连续收集距离和角度数据。每完成一次360o的扫描，扫描头将自动按照操作人员图1采空区三维模型Dimine生成方法图事先设定的角度抬高其仰角进行新一轮的扫描，收集更大旋转环上的点的数据。如此反复，直至完成4空区探测数据获取及三维模型构建全部的探测工作。现场应用CMS对仙人桥矿一