采空区三维激光扫描变形监测系统

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2 cm,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。     

采空区顶底板收敛监测系统研究

传统的采空区顶底板收敛监测手段存在精度低、需外部供电、集成度低、故障率高、不易扩展等缺点,通过对磁致伸缩传感器、ZigBee无线通信技术和MESH自组网技术的研究,搭建了一套本地供电、高集成度、高精度、高防护、易诊断、易扩展的采空区顶底板收敛监测系统。通过现场工业试验,验证了该系统的精度可达到亚毫米级,它能够在采空区这种黑暗、潮湿、无线信号不覆盖、缺乏外部供电等特殊环境下稳定快捷地获得采空区顶底板收敛信息,为矿山提供了一种更稳定更直观的用于井下地压监测的新装备。     

采空区三维激光扫描智能化监测技术研究与应用

研制出基于三维激光扫描技术的采空区智能化监测系统,实现空区无人自动化监测。系统通过导轨自动伸入空区测量,将采集的点云数据传输到地面控制中心,通过软件处理获得空区三维形态,将多期测量数据进行对比,分析空区相对变形状况。试验表明,系统可准确判断空区变形位置和体积,为采空区智能化监测提供技术支撑。     

多通道非接触式岩移监测系统典型应用

针对特大采空区和采空区上覆垂悬岩层的岩移监测难题,研发了一种有别于传统位移计的新型大量程高精度多通道非接触式岩移监测系统。在大红山铁矿LV+1090地压观测平硐内建立了一套4通道的呈串珠型布置特征的岩移实时监测系统,连续监测距离覆盖400 m,进行全天候的实时位移监测和数据的远程传送。该系统实现了在地表监控室直观地看到巷道内mm量级的细小位移变化实时波形和每日位移平均变化曲线,验证了实时预警功能。该系统监测的数据及时准确地反应出巷道内围岩开裂和沉降变化,成为该矿地压监测中围岩位移监测的主要工具。监测结果与现场岩移的一致性,证实了该系统的可靠性,为特大采空区和垂悬顶板岩移监测提供了可靠的技术手段。     

采空区膏状充填体在线监测系统研制

作为实现“绿色开采”的主要技术手段和当前解决“三下一上”压煤问题,控制地表沉陷效果最好的矸石膏体充填开采技术,其充填效果评价过去一直采用的是地表岩移观测的方式,但是采用地表岩移观测的方式周期往往较长、费用较高、劳动量大。为此,基于KJ216顶板压力在线监测系统,研制了采空区膏状充填体在线监测系统。对采空区膏状充填体长期受力、变形和水化程度进行长期监测,综合评价充填效果。实践证明该系统现场应用效果良好。     

D-InSAR监测老采空区残余变形的试验

D-InSAR技术在区域地表微小形变监测方面应用越来越广泛,但是在相位梯度变化比较大的老采空区变形监测方面研究较少。在介绍差分合成孔径雷达(D-InSAR)技术的基本原理的基础上,结合具有较高距离向分辨率的8景PALSAR数据,通过差分干涉处理,获得了徐州某老采空区的地表形变场。同时,提取1993年老采空区上方的6个点为研究对象,分别对其进行回归分析,建立了稳健回归模型。监测结果显示该采空区残余沉降是缓慢、渐变的。试验研究表明,DInSAR技术可以应用于监测大面积的老采空区残余变形,同时稳健回归模型能降低预测计算的复杂度。     

采空区顶底板收敛在线监测技术研究与应用

针对传统采空区顶底板收敛离线监测存在的问题,提出了一套顶底板收敛在线监测系统,系统由传感器、数据采集模块、无线通讯模块、数据展示与分析软件平台等组成,选用了适用于采空区顶底板的收敛监测传感器,设计了一组电压处理电路,用于采集变换磁致伸缩传感器的输出电压,研究了ZIGBEE无线数据通讯模块,并基于该技术实现了位移监测传感器在采空区中的多点分配和布置需求。攻克了数据采集、无线传输、数据分析、高可靠性、高防护等关键技术。将系统应用于某矿山采空区顶底板收敛监控试验,试验监测结果表明,系统具有精度高、稳定性好等特点,可为矿山采空区顶底板收敛在线监测提供可靠技术手段。     

采空区顶底板收敛在线监测技术研究与应用北大核心CSCD

针对传统采空区顶底板收敛离线监测存在的问题,提出了一套顶底板收敛在线监测系统,系统由传感器、数据采集模块、无线通讯模块、数据展示与分析软件平台等组成,选用了适用于采空区顶底板的收敛监测传感器,设计了一组电压处理电路,用于采集变换磁致伸缩传感器的输出电压,研究了ZIGBEE无线数据通讯模块,并基于该技术实现了位移监测传感器在采空区中的多点分配和布置需求。攻克了数据采集、无线传输、数据分析、高可靠性、高防护等关键技术。将系统应用于某矿山采空区顶底板收敛监控试验,试验监测结果表明,系统具有精度高、稳定性好等特点,可为矿山采空区顶底板收敛在线监测提供可靠技术手段。     

GPS技术在采空区上滑坡变形测量中的应用

在采空区上方进行滑坡变形测量,由于受采空区的影响,很难找到稳定的地方埋设监测基点,因此用传统的测量方法监测,将面临转站多、误差累积大、监测时间长等不利因素.本文介绍了GPS技术在采空区上方滑坡变形测量中的应用情况,实践证明,运用GPS在采空区上方进行滑坡体的监测,完全能够满足<规范>要求,并能达到节约人力物力、计算简便、快速等效果.     

光纤传感技术在煤矿采空区防发火监测系统中的应用研究

基于传统采空区温度监测系统的不足,提出利用光纤传感技术对煤矿采空区温度进行监测,并在淮北矿业集团杨柳矿1071综采面进行现场试验。试验结果表明:光纤分布式温度传感技术具有良好的温度敏感性,可准确监测采空区温度,可如果顶板矸石垮落,对其监测的稳定性具有一定影响,使得温度监测曲线出现波动。因此,在其埋入采空区前应进行物理防护,并保证能与采空区环境进行充分的热交换,以获得理想的监测效果。     

基于三维激光扫描技术的矿区建筑物变形监测方法

传统变形监测方法存在工作量大、监测点难以保护、监测时间长等不足,与传统监测方法相比,三维激光扫描技术具有非接触、高密度、高精度、信息量大、快速获取物体表面三维空间坐标等优点。结合相似材料模型试验,提出了基于三维激光扫描技术的矿区建筑物变形监测思路。首先采用全站式三维激光扫描仪分别对二维相似材料模型在5个不同开采时段进行整体扫描,将扫描数据通过点云数据后处理软件进行预处理,从中提取模型上黑白靶标即变形监测点的三维坐标;然后结合MATLAB语言编程,实现监测点由假定坐标到目标坐标的自动化转换,提高点云数据处理效率;最后根据试验得出的变形监测思路,对某矿区水塔进行了变形监测,并与全站仪的监测数据进行了对比分析。研究表明:采用三维激光扫描技术获取的水塔变形监测数据与全站仪获取的监测数据的最大误差仅为1.8 mm,远小于沉降变形监测10 mm的精度要求,可见对矿区建筑物采用三维激光扫描技术进行变形监测具有可行性。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

三维激光扫描仪井下安全监测技术

阐述三维激光扫描技术的原理及其在矿山井下安全监测中的应用情况,介绍国内外针对矿山安全监测领域推出的三维激光扫描产品及其特点,分析并展望三维激光扫描仪在矿山安全监测领域的发展趋势,指出三维激光扫描技术是井下空区安全监测的技术创新和重要手段。随着矿山信息化的快速发展,三维激光扫描仪必将在矿山井下安全监测中发挥重要作用。     

3D激光探测系统在采空区测量中的精度评价

利用3D激光探测技术(CMS)采集矿山地下三维数据,不但可以精确获取空区的空间几何参数,如长度、面积、体积、围岩及顶板的变形和变化关系,还大大提高了空区数据采集的安全性和效率,为空区安全评价与治理以及矿柱回采设计提供数据。3D激光探测技术作为一项高新技术应用于矿山,其使用方法有一定的特殊性。本文在介绍CMS空区扫描测量原理基础上,详细讨论了CMS空区扫描测量的内、外部精度评定的方法,并得出相应的结果。     

三维激光扫描在矿区边坡地质调查中的应用

岩体结构面对露天矿山岩质高陡边坡的整体稳定性有重大影响,在详述Optech公司ILRIS-3D激光扫描仪的工作原理和使用方法及相关处理软件的基础上,以攀枝花兰尖铁矿兰营徐露天采场为例,介绍了三维激光扫描仪在矿区岩体调查统计中的应用。实践证明三维激光扫描技术具有高精度、高效率、完全非接触测量的特点,能为采场高陡边坡的稳定性研究提供依据,具有良好的实用性。     

基于TRIZ的矿用三维激光扫描测量系统的优化设计

针对矿用三维激光扫描测量系统中支撑系统由于长度过长,导致在自身重量作用下引起构件变形,进而影响构件的整体强度和正常使用；同时扫描主机在工作状态下的转动会传递至相关构件,进而对测量精度产生影响的问题。本文运用TRIZ理论中的功能分析、因果分析、三轴分析、矛盾分析、40个发明原理、分离原理、物场模型和76个标准解等探索矿用三维激光扫描测量系统中支撑系统的若干解决方案。经过方案评估,最终选择了4个可靠有效的解决方案,为三维激光扫描技术在金属矿山采空区测量的应用提供了高可靠性解决方案。     

井下空区安全监测三维激光扫描仪高精度运动控制技术

矿山井下常用空区监测方法存在仅能进行点监测、需人工安装、实时性差等问题。提出通过三维激光扫描获取空区形态进行空区稳定性分析的方案,重点讨论通过机械优化、姿态补偿、自适应控制等技术手段来实现三维激光扫描仪的高精度控制问题。该方案大幅提高了空区三维激光扫描系统的性能,能够满足矿山实际应用需求。同时,在路桥监测、文物保护等领域也具有借鉴和应用价值。     

金属矿山采空区3D激光探测新技术

针对我国金属矿山存在的大量采空区安全隐患, 在国内首次提出了以3D激光探测技术为基础的空区探测新方法。根据在大厂矿区的探测试验及相关应用实例表明, 该技术提高了采空区探测的准确性和精度, 可精确获取空区的空间几何参数, 如长度、面积、体积、围岩及顶板的变形和变化关系等, 为空区安全评价与治理以及矿山回采设计等提供了相对可靠的参考依据。