应用样条曲线拟合三维激光扫描盾构隧道点云切片

三维激光扫描技术采用散乱点云对隧道监测,难以对数据进行精确变形处理分析。通过圆曲线拟合隧道点云切片得到的隧道收敛半径,虽然模型简单但不能很好的描述隧道的局部特征,应用三次B样条曲线在特定局部邻域拟合点云切片较好的解决了圆曲线局部拟合不精确,样条曲线整体拟合干扰大局部特征不明显这些缺点。通过实验表明,采用该方法进行环形隧道收敛变形分析,更能真实的反应隧道的真实变形情况,该方法对隧道变形监测具有一定的实用价值。     

金川二矿区 1#矿体上盘贫矿开采对14行回风井的稳定性影响研究

为探究矿体开采过程对竖井井筒稳定性的影响,选取金川二矿区1#矿体上盘贫矿为研究对象,在分析影响井筒围岩稳定性的主要影响因素和变形破坏机理的基础上,建立金川二矿区1#矿体有限元数值模型,采用数值模拟方法对1#矿体上盘贫矿的实际采充过程进行计算,得到了上盘贫矿开采过程中14行回风井井筒在水平、竖直方向位移和应力分布的情况,根据数值模拟结果推测出井筒最容易发生变形破坏的关键位置,并通过与现场地表监测数据对比分析,验证了数值模拟计算结果的可靠性。此研究可为地下矿山在开采扰动范围内竖井井筒稳定性的判定及返修支护提供有益探索。     

竖井开挖过程的FLAC3D数值模拟

针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题,以该矿竖井检查孔资料为地质背景,以地下300~400 m地层为研究对象,基于有限差分软件FLAC^3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析,分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态,进行井筒侧壁和底部变形规律的研究。数值计算结果表明：该竖井在开挖过程中底鼓的竖直位移最大值出现在开挖深度约为60 m处的低强度砂质泥岩,竖直位移最大值为12.99 mm;竖井开挖过程中侧壁变形在泥岩段明显大于砂岩段,侧壁变形的最大位移出现在开挖深度24 m的泥岩处,水平位移最大值为2.48 mm。在泥岩和砂岩接触部位易出现应力集中,建议在泥岩和砂岩分界处和泥岩段的井壁提高永久支护的强度。研究结果对该矿竖井的开挖具有较重要的参考价值。     

基于激光点云的隧道断面自适应提取方法

隧道作为狭长型密闭工程建筑,在其全生命周期都需要进行安全检测。采用三维激光扫描技术获取的海量点云数据可更好地反映隧道的整体信息。但因扫描设站距离不同以及遮挡等情况,点云密度不均匀,不利于后续的点云特征提取及形变分析。针对这个问题,该文提出了一种能够自适应地调整断面厚度从而提取不同里程处断面点云的方法,然后对提取断面点云进行降噪以及三次B样条曲线拟合,并将拟合结果分别与贝赛尔曲线、拉格朗日曲线进行了对比。实验表明,该方法提取断面精度可达毫米级,能够较好地反映隧道真实变形情况。     

深部开采对地表及竖井稳定性影响分析

以深井矿山阜山金矿整合矿区为工程背景,通过使用3DMine-FLAC3D数值分析及建模软件,分析了矿体位移规律和深部开采对地表的影响,建立了阜山整合矿区的三维数值计算模型。针对矿岩位移及地表变形的影响进行分析,结果表明:(1)矿体下盘处由于开挖卸荷作用而出现不同程度的底鼓现象,矿体上盘的变形特征为下沉,距离矿体越远,围岩变形越小;(2)当下方设计矿体回采、充填结束后,地表最大沉降变形、倾斜变形、曲率以及水平变形均能满足《有色金属采矿设计规范》(GB 50771—2012)相关要求;(3)主竖井井筒、207风井井筒中心线处的相对变形较小,地下矿体的回采活动未对主竖井、207风井产生影响;(4)地表沉降监测表明,地下开采引起的地表的沉降位移很小。     

地下深部开采对竖井稳定性影响的数值分析

为研究地下开采对竖井稳定性的影响,以东风铁矿为工程背景,根据地质资料和矿体分布情况建立精细化三维模型,通过室内试验和Hoek-Brown强度准则获得岩体力学参数,并利用FLAC3D数值模拟软件进行计算分析。研究表明,随着矿体的不断开采,竖井的变形值越来越大,且开采对竖井上部的影响较为明显,但变形值均符合安全规范要求。地下开采对竖井和井筒附近岩体的应力场影响较小,竖井无应力集中区,同时竖井塑性区分布范围较小,无塑性贯通区,因此地下开采对竖井稳定性影响较小,竖井可以保持稳定。该研究成果可为矿山后续安全开采提供一定指导。     

矿山立井井筒精密变形测量系统的研制

利用倒锤法建立了井筒变形测量系统,并且研制了立体位移量测仪,对井筒变形可做到日常监测和全面观测;给出了井筒变形计算公式及井筒位移与应力、应变之间的数学模型,为井筒变形监测及变形值计算提供了一种新方法。     

西鞍山铁矿深部立井围岩稳定性数值模拟分析

针对西鞍山铁矿辅助井开挖诱致井筒围岩变形破坏问题,以700～1 000 m深度范围辅助井掘进为依托,运用FLAC3D有限差分模拟软件对竖井开挖过程进行了三维数值分析,阐明了不同深度辅助井开挖诱致井筒围岩变形破坏演化特征,揭示了辅助井掘进过程井筒掘进工作面支护效应下围岩应力及位移释放规律,分析获得了辅助井掘进诱致井筒围岩弹性应变能积聚、迁移与释放演化机理。研究表明：在辅助井开挖过程中,井筒围岩塑性区破坏方式以剪切破坏为主,塑性区范围随着竖井掘进深部的增加不断增加,且最大主应力峰值位置位于井筒围岩弹、塑性区交界处;井筒围岩径向位移随深度呈线性增加,最大径向位移值为90.64 mm,且最小水平主应力方向围岩位移大于最大水平主应力方向;随着竖井掘进深度增加,井筒掘进工作面以上距其2 m位置井筒围岩应力释放率达到95%,且井筒围岩径向位移随距井筒掘进工作面距离增加呈非线性增加,并在距井筒掘进工作面24 m处径向位移达到最大;受开挖扰动影响,井筒围岩弹性应变能密度呈非线性增加,并根据岩爆判据预测竖井掘进至1 050 m处井筒围岩存在岩爆发生可能性。     

光纤光栅技术在竖井井筒监测中的应用

为了研究复杂地质条件下竖井井筒的受力变形情况,以安徽国投新集板集煤矿风井为研究对象,采用光纤光栅技术研发的实时在线监测系统监测复杂环境条件下的竖井井筒结构,建立了运用埋入井壁混凝土中的光纤光栅传感器的波长变化来反映井筒受力的应力应变和周围温度变化的监测方法,并通过光纤传输到计算机中进行计算分析,实现远程实时在线监测。研究结果表明,基于光纤光栅技术研发的竖井井筒安全监测系统,可以对复杂地质条件下的井筒受力变形情况进行实时在线监测,对目前复杂多变地质条件下的深井开采具有重要的理论意义和现实意义。     

基于SLAM的井筒倾斜变形监测方法研究

针对传统矿山井筒安全监测方法中存在效率低（需停产监测）、数据量少、误差大等问题，提出利用激光SLAM(Simultaneous Localization and Mapping实时定位与建图)技术监测井筒倾斜变形的方法。以峰峰集团牛儿庄矿主井为研究对象，设计监测方案并利用激光SLAM技术感知井筒的内部信息，采用K′-means算法提取井筒边界点云，建立马尔可夫数学模型得到点云切片的中心，进而建立井筒中心基准线，根据整体和分段的方法分析了井筒倾斜变形。结果表明：井筒整体竖向倾斜1.99‰，上部井筒（距井口0～100 m）竖向倾斜3.06‰，下部井筒（距井口150～205 m）竖向倾斜1.85‰；相对于传统监测方法，激光SLAM工作时长由1 d甚至更长时间缩短至1 h，在井筒罐笼检修时间内即可完成监测工作，不需要停产的同时工作效率显著提高。     

深部断层破碎带竖井围岩与支护系统稳定性分析

将收敛-约束法应用于煤矿竖井支护结构稳定性分析当中,通过现场勘察与数值模拟手段,采用Hoek-Brown准则计算得出竖井围岩特征曲线与纵剖面变形曲线,结合现场采用的支护结构参数,绘制出支护结构特征曲线,分析围岩-支护相互作用关系,揭示该竖井支护结构破坏机理。引入高强预应力锚索进行高阻让压的思想,通过建立三维数值模型计算出围岩-支护相互作用关系曲线,确定合理的围岩位移释放量,指导混凝土二次支护时机。研究结果表明：Hoek-Brown模型计算结果与现场实际情况相符,收敛-约束法能够直观地评价支护系统的稳定性,提出的设计方案在现场实际应用中取得了理想的效果。     

无人机摄影测量在尾矿坝变形监测分析中的应用

由于尾矿坝安全管理范围大,山地环境特殊,传统测绘手段难以开展,尾矿坝变形位移数据仅通过单点或多点的监测方式获得,因此本文提出一种基于UAV摄影测量的尾矿坝变形监测分析方法,该方法通过无人机对尾矿坝两期空间三维地理信息数据的采集,将采集到的两期数据分别进行三维重建并生成点云模型,再利用地理信息三维时空对比分析技术对两期点云模型进行对比分析。结果表明：该方法实现了对尾矿坝由点到面的全方位监测,监测精度可达厘米级,为尾矿坝宏观变形监测及异常变形区域的快速核查及安全巡检等提供了依据。     

谈谈用位移法检测井筒变形

本文依据生产实践，提出了对变形井筒检测的必要性和用位移法测井筒变形的观测方法，使用仪器及资料整理与分析的方法。     

基于BLSS-PE与FLAC3D耦合建模技术的采区溜井稳定性分析

针对矿山溜井空间形态复杂、探测难度较大、传统测量方式无法获得准确的溜井三维模型、从而导致数值计算结果与工程实际存在较大偏差的问题,采用BLSS-PE空区探测系统对普朗铜矿N3-2溜井开展了三维扫描,得到了实测三维模型,并确定了垮塌区域;进一步耦合得到溜井数值计算模型,利用FLAC3D软件对其进行了模拟计算和分析评价。结果表明,井壁周边均存在不同大小的拉应力,井筒上方、底部以及垮塌区域之间存在较大的压应力集中,井筒内壁位移变形较大,长期放矿对井壁造成的冲撞和摩擦使井筒进一步垮塌的风险增加。数值计算结果更加接近工程实际,有利于提升其在矿山工程稳定性分析中的应用。     

对含盐岩层竖井筒增强井壁压力的数学模型

文章叙述了关于竖井筒增强井壁岩石外围接触问题的算法。利用计算承受粘弹性公式，作为含盐岩层固定比例。根据井筒观测断面所在深度、含盐岩体的强度、井筒岩体外围与井壁间的空隙值，得出了对井壁压力增长动态的分析资料。对井筒壁压力计算证明，     

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。     

基于3DMine-Rhino-FLAC3D的多采空区对竖井的稳定性影响分析

矿山不断的深入开采,会遗留下大量采空区,采空区的失稳破坏势必会对位于移动带内的竖井稳定性造成影响,竖井的变形破坏不仅影响矿山正常生产,还将给人们的生命,财产和国家造成重大损失。随着高性能计算机和数值模拟技术的普及,为复杂采空区及竖井的稳定性研究提供了新的解决思路。为了解内蒙古某金矿竖井的稳定情况,在“三维网格堆砌法”的基础上提出了3DMine-Rhino-FLAC_^3D耦合建模的新思路,能够更加精准的反应地表、矿体和采空区的实际情况,提高计算的准确性。对竖井周围的应力、位移、塑性区等方面进行了分析,并提出两种可行的治理措施。1.发现该竖井在658m中段的变形量最大,最大位移量3.5cm左右；2.随着采深的不断加大,虽然在采空区周围的围岩应力有增大的趋势,但在开采过程中对竖井周围应力影响较小；3.通过开挖后主竖井周围围岩仍处于原岩应力状态,未出现剪切和拉伸破坏；4.对两种不同的治理方案治理后的采空区分析发现主竖井的变形速率明显减小,说明两种治理方案均能使井筒变形的到控制,有效提高竖井周围围岩的稳定性。     

立井井筒变形监测探讨

井筒在煤矿生产中具有重要作用,随着开采深度的增加,地质条件、矿山压力、井筒里装备的自重也随着改变,导致井筒壁承受的压力也相应增加,因此,有必要对立井井筒进行变形监测。文章针对井筒不易布置水平位移监测网和垂直位移监测网、观测条件受到限制的情况,提出一种简便的变形监测方法。     

国外煤矿安全信息

对含盐岩层竖井筒增强井壁压力的数学模型对含盐岩层竖井筒增强井壁压力的数学模型文章叙述了关于竖井筒增强井壁岩石外围接触问题的算法。利用计算承受粘弹性公式,作为含盐岩层固定比例。根据井筒观测断面所在深度、含盐岩体的强度、井筒岩体外围与井壁间的空隙值,得出了对井壁压力增长动态的分析资料。对井筒壁压力计算证明,在含盐岩层中这种井壁过一定时间就不稳固了。井壁压力增长速度取决于矿山地质和矿山技术因素。在井筒设计和建筑阶段要考虑到这种情况。摘自《ФТПРПИ》2006 No.2用聚合工艺提高采矿作业的效率和安全在开采矿…     

基于TOF相机的露天矿卡车装载体积测量实验研究

TOF相机作为新兴技术设备,在三维建模、体积计算等方面具有良好的应用前景。针对露天矿山多个环节都涉及到的矿用卡车装载计量的需求,为了更进一步提升矿用卡车装载计量评价效果,本研究利用TOF相机进行矿用卡车装载体积计量的方法。该方法首先采用TOF相机提取矿用卡车的点云,然后使用cloudcompare对点云进行降噪、分割等预处理,构建矿用卡车的点云表面模型,并对装载前后的点云模型进行配准,最后计算矿用卡车的装载体积,并且同时提供了2种矿用卡车装载体积计算的方法。实验室环境下对矿用卡车模型装载体积进行多次测试,同真实体积相比,平均误差小于5%。