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。     

三维激光探测技术在采空区测量中的应用与实践

采空区严重影响矿山后续的开采规划,基于在大红山铜矿应用3D激光探测技术（CMS）采集矿山地下三维数据的实践,详细介绍了CMS技术在井下空区三维数据采集的方法、数据的预处理及应用实践。该技术采用无接触的测量方式,不但可以精确获取采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。     

采空区三维激光扫描变形监测试验研究

在成功研制采空区三维激光扫描变形监测系统的基础上,为了验证该系统的量程、精度、变形监测效果,选择中矿金业阜山矿1661采空区作为工业试验场地进行试验。试验结果表明,该系统的测距量程达到83m,测量精度达到±2cm,对采空区变形监测效果良好,为采空区稳定性评价、提高采空区的变形监测效果提供新方法。     

基于C-ALS三维激光扫描的深埋隐蔽采空区空间形态探测与治理

深埋隐蔽采空区严重制约大宝山矿业公司安全生产.采用C-ALS空区自动激光扫描系统对大宝山矿隐蔽采空区进行探测,并根据所获得的采空区三维参数对采空区矿体开采进行指导.C-ALS空区自动激光扫描系统有效解决此类空区空间形态探测的难题,精确获取隐蔽采空区三维参数,该系统自2012年运行以来,共探测空区161个,空区体积10.86万m3.最后,利用崩落顶板处理技术对采空区进行处理,消除安全事故.     

三维激光扫描技术在新疆黄土坡铜锌矿井下采空区实测中的应用

为准确有效地分析新疆黄土坡铜锌矿采空区的稳定性,采用三维激光扫描技术对采空区的空间分布状态进行测量。与传统测量方法相比,三维激光扫面技术具有单色性、方向性、相干性和高亮度等优势。根据三维激光扫描技术的工作原理,结合新疆黄土坡铜锌矿井下空区测量,对其进行现场测试以及测量数据预处理,利用GEOMAGIC和DIMINE软件,点云构建新疆黄土坡铜锌矿采空区模型。结果表明:精确绘制出南北两个空区,且空区分别位于采场井下南部和北部。     

CMS实测地下矿采空区建模及稳定性分析研究*

传统的采空区稳定性分析建立的数值分析模型,对空区的形状进行过多的简化,使得建立的空区模型过于简单,稳定性分析的结果可靠性较差。借助三维激光空区监测系统对地下矿山采空区进行三维扫描,精确的获取激光头到空区边界的距离。将全站仪测量的定位点坐标输入到CMSposprocess处理软件,将生成的数据输入到矿业工程软件3Dmine中建立起空区的实际赋存模型。研究用VC++编写出可以将3Dmine软件输出的块体质心点坐标直接导入有限差分软件FLAC3D中的应用程序,从而建立起空区力学模型,形成从实测模型到力学计算模型的新方法,大大提高了采空区稳定性分析的准确性和可靠性。结合石人沟铁矿空区稳定性分析工程实践,对石人沟铁矿-60 m水平南区空区进行静力计算,分析空区稳定性,获得了良好效果。     

某采空区地表沉降规律三维可视化处理与分析

采用莱卡全站仪和GPS相结合的方法,对采空区地表进行水平位移监测,并采用三角高程法监测空区地表垂直位移,从而获得空区地表水平位移值及下沉累积值等。在此基础上,借助SURFER软件对采空区地表变形数据进行三维处理,绘制出地表沉降三维表面图、地表沉降三维切片图、地表监测点布置张贴图。直观形象地反映了地表变化形态、变形范围、沉降大小、变形趋势等,并基于地表移动破坏形式、地表水平位移值及下沉累积值,给出具体分析结果及相关建议。     

皇华沸石矿采空区稳定性评价及防治

针对非煤矿山采空区稳定性的问题,以皇华沸石矿采矿区为研究对象,运用三维激光扫描测量分析采空区矿柱、顶板、空区之间的关系。通过对采空区剩余变形估算,确定采空区影响范围,进一步分析采空区稳定性的影响因素为采空区岩体质量和空区自身参数;基于摩尔-库伦准则计算顶板的抗拉强度和柱体抗压强度,分析确定矿柱和顶板均处于安全稳定的状态。由于目前采空区范围已出现地面塌陷及地裂缝,进而对采空区采取封堵和爆破处理的防治措施。     

皇华镇沸石矿采空区稳定性评价及防治

针对非煤矿山采空区稳定性的问题,以皇华沸石矿采矿区为研究对象,运用三维激光扫描测量分析采空区矿柱、顶板、空区之间的关系。通过对采空区剩余变形估算,确定采空区影响范围,进一步分析采空区稳定性的影响因素为采空区岩体质量和空区自身参数;基于摩尔—库伦准则计算顶板的抗拉强度和柱体抗压强度,分析确定矿柱和顶板均处于安全稳定的状态。由于目前采空区范围已出现地面塌陷及地裂缝,进而对采空区采取封堵洞口和爆破处理的防治措施。     

露天矿边坡与地下采空区相互作用的数值分析

利用SURPAC建立露天矿边坡和地下采空区相互关系的三维数值模型,然后,通过自编的SURPAC-FLAC3D转换接口,将所建立的三维模型导入FLAC3D进行计算,对比了边坡岩体中存在空区和无空区情况下,岩体的应力和变形特征,得到:(1)有采空区情况下,空区周围出现明显应力集中现象,应力形式主要为压应力;采空区的存在阻隔了应力的传递;(2)采空区使边坡开挖后的水平位移明显增大,而边坡的开挖也使采空区周围的应力场发生了相应的变化,空区周围出现破坏区;(3)采空区对边坡塑性区分布造成一定影响,降低了边坡的稳定性.     

云南迪庆羊拉铜矿里农矿段变形区智能监测系统建设思考

事故发生前的预防是规避灾害发生和降低灾害危害的有效措施,通过羊拉铜矿变形区智能监测系统建设,对矿区变形区域及周边山体、井下巷道进行变形观测,利用现代化科技手段,实现对山体和井巷变形监测数据的智能化在线采集及分析,可以有效地预防安全事故的发生。     

矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测,是掌握应力场动态迁移规律,分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段,也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步,可实现不同尺度的围岩应力、变形,大范围、分布式动态监测,成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展,总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点,归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺,讨论了采场覆岩"横三区、竖三带"分布,覆岩结构演化,支承压力分布,顶底板变形特征的光纤表征机制,介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明:光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段,在智慧矿山建设背景下,采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展,光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发,多维度光纤传感系统及布设工艺,大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。     

MIFS系统在滑坡原位动态变形监测及信息反馈中的应用研究

滑坡体的动态变形往往是在在滑坡体上布置多个传感器,属于多点综合观测,但是目前的分析仅依靠某个关键点进行评判,并未考虑仪器自身的因素,容易引起数据信息的流失。为了克服以上不足,开发了滑坡多点原位动态变形分析的MIFS系统,即多传感器智能融合反馈系统。系统采用数据级融合方法,将其应用于西南某滑坡动态变形的监测分析,融合后的数据较为理想,消除了融合前数据的矛盾性和不准确性,获得了被测对象的一致性描述和解释。经分析知:自监测之日起,该滑坡变形经历了缓慢变形期、匀速变形期、加速变形期以及急剧变形期等四个时期,这符合滑坡的工程特性依时性变化规律。工程实例证明了该系统在滑坡动态变形监测与反馈分析中具有有效性和可行性。     

基于VB的TM30测量机器人变形监测系统开发

结合VB语言开发出了TM30测量机器人自动化变形监测系统,分析了该系统组成、数据串行通讯方式以及数据获取方式。为了提高观测数据的精度,着重对观测数据的处理方法进行了探讨,首先对原始观测数据进行差分处理以削弱公共误差的影响,然后利用MATLAB软件提供的小波分析工具箱对变形信号进行3层小波分解,对分解后得到的小波系数采用软阈值进行去噪,对去噪后的小波系数进行重构,以降低噪声影响。采用淮北矿区实际变形监测数据对该系统进行了测试,结果表明,该系统通过采用差分、去噪的处理思路,能够提高监测数据的精度及稳定性,对于矿区变形监测数据处理具有一定的借鉴作用。     

基于多传感器网的露天矿边坡形变监测

基于测量机器人监测、GPS监测及地基微波雷达监测是当前形变监测的主流技术手段,然而现有的应用都没有将3者很好的结合,基于此提出了面向露天矿边坡变形的多传感器自动化监测系统,给出基于多传感器网的矿区形变监测的数据融合及系统方案。通过对多传感器网数据采集及数据融合与应用,可实现雷达数据与测量机器人、GPS数据的矿区形变监测的信息互补,提高监测的实用性。以内蒙古锡林浩特胜利煤田中东部的胜利东2号露天煤矿为例,设计并实现了多传感器网形变监测数据分析,结果表明,多传感器系统能够保证露天矿边坡监测数据在时间上的连续性、空间上的无缝性、结果上的可靠性,为边坡变形分析和预警预报提供了一种解决方案。     

基于载波通信的井下低压电网监测系统研究

研究了一种基于嵌入式智能信号综合器、电力载波通信及iFIX监控软件的煤矿井下低压电网监测系统。该系统集电网参数实时采集、数据传输、动态画面显示和语音报警为一体。监测系统能有效实现矿井电网监测的数字化。     

矿用流量监测系统可编程通信分站的设计研究

煤矿井下供水和压风管网系统是煤矿不可缺少的重要组成部分,矿用供水、压风流量计实现信息化的远程监测是大势所趋。目前流量远程监测技术存在接口少、环境适用性差、数据共享和兼容性水平已很难满足智慧矿山的要求。本次研究将设计一种新型的可编程通信分站,从电路设计到软件编程,都将围绕解决目前流量远程监测系统的核心问题而开展,使系统能够达到智慧矿山的数据要求。     

基于贝叶斯网络的软岩巷道大变形影响因素分析

随着煤炭资源开采的深度和强度的大幅度增加,软岩条件巷道的维护出现了一系列新的控制难题,岩石性质、地应力类型、采场采动、含水层、巷道形状尺寸以及支护方案参数的选择等诸多因素耦合作用影响着软岩的位移量及巷道围岩应力场分布规律。为了实现对巷道围岩状态的实时定量化控制,将巷道监测数据通过全断面扫描仪等传感设备实时传入集控中心,利用贝叶斯神经网络方法进行软岩大变形相关影响因素参数分析,将巷道分段确定导致大变形的最高权重因素,并针对巷道断面形状、支护参数、支护方案以及回采工艺参数四个方面给出及时调整的最优方案。形成监测传感器-设备列车-集控中心-贝叶斯神经网络分析-方案定制-加强支护控制围岩的闭环机电智能化系统。可为类似条件下软岩巷道大变形机理与控制技术研究提供参考。