采空区三维激光扫描变形监测系统.pdf

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1、第2l卷第1期矿冶Vo1．21，No．12012年3月MINING＆METALLURGYMarch2Ol2文章编号：1005—7854(2012lO1-0060-04采空区三维激光扫描变形监测系统陈凯杨小聪张达(北京矿冶研究总院，北京100070)摘要：采空区大面积冒顶、片帮和严重的闭合变形等均是重要的地质灾害，严重影响现场生产，对井下人员的生命安全造成严重威胁。传统监测方法存在观测数据量少、无法或难以监测无人空区、不能定量观测空区垮落等缺点。针对上述问题，本文研制了一套高精度采空区三维激光扫描监测系统，可以快速而全面地扫描采空区的形态，计算采空区的体积，并对变形区

2、域进行标示；同时该系统实现了远程控制，可以避免人员进入井下现场操作；系统测量精度达到2cm，和矿山微震系统相结合，可以实现采空区稳定性评价，极大地提高采空区的监测效果。关键词：采空区；三维激光扫描；远程控制中图分类号：TD178文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．10053854．2012．01．0173DLASERSCANNINGDEFORMATIONMONITORINGSYSTEMTOTHECAVITYCHENKaiYANGXiao-congZHANGDa(BeqingGeneralResearchInstituteofMining&Metall

3、urgy，Beijing100070，China)ABSTRACT：Therooffall，ribspalling，closuredeformationofthecavityareseriousgeologicalhazard，whichisofbadinfluenceandeventhreatenstheminingpersonnel’Slife．Thetraditionalmonitoringmeasureshavemanyshortcomings，suchaslimiteddataobtained，difficulttomonitortheunmannedca

4、vity，andnotabletocalculatethevolumeofthecavityaccurately．Inordertosolveaboveproblems，thispaperdevelopsahighprecisionthreedimen—sionallaserdeformationmonitoringsystem，whichcanscanthecavityshapefast，calculatethevolumeofthecavi-ty，andmarkthedeformationarea．Atthesametime，thissystemrealizes

5、remotecontrolling；theoperatorisnotnecessarytoworkinthelocale．Theresolutionofthemonitoringsystemcanreach2em．Ifcombinedwiththemi-croseismssystem，thecavitystabilityevaluationcanberealized，whichwillimprovetheeffecttomonitorthecavitydramatically．KEYWORDS：cavity；3Dlaserscanning；remotecontrol

6、地下采空区由于高地压、高应力，除岩爆之外，监测两种。在传统的变形监测方法中，岩体内部变采空区及巷道的大面积冒顶、片帮和严重的闭合变形监测主要采用多点位移计、钻孔倾斜仪等手段，空形等均是重要的地压灾害。而变形数据最能直接反区(含巷道)变形监测主要采用顶板沉降仪、收敛映采空区的地压大小和活动程度，同时采空区变形计、伸长仪以及水准仪、经纬仪等测量学方法和手也是最易于获得而且是可靠性很高的可观测数据。段。传统的变形监测方法存在以点观测，观测数据井下变形监测主要有岩体内部变形监测和空区变形量少，无法或难以监测无人空区，人工观测，效率低、劳动强度大而且时效性差，不能定量观测空区

7、垮落收稿日期：2011-09-06等缺点。基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目20世纪90年代中期，国际上出现了一项高新(2008AA062101)。作者简介：陈凯，工程师，机械电子工程，主要从事矿山监控系技术，即三维激光扫描测量技术。这种测量技术是统技术及矿山三维可视化的研究。利用三维激光扫描测量仪对观测对象表面进行非接陈凯等：采空区三维激光扫描变形监测系统触式三维扫描，形成观测对象表面精确三维点云的程结构。该系统可以实现在井上远程监控，通过发一种先进测量技术。这项技术的应用和发展，为送指令可以实时控制三维激光扫描仪进行扫描，扫实现采空区的变