无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究

传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境,容易导致采空区探测数据不完整,无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性,基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备,开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势,并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明：通过无人机三维激光扫描探测,使大红山铁矿Ⅱ1 矿体 775-1 采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。     

无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究

传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境,容易导致采空区探测数据不完整,无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性,基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备,开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势,并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明：通过无人机三维激光扫描探测,使大红山铁矿Ⅱ1 矿体 775-1 采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。     

大红山铁矿Ⅱ-1头部采空区精细探测与稳定性分析

为加强大红山铁矿采空区的安全管控,采用多手段三维激光扫描方法,对大红山铁矿Ⅱ-1头部采空区进行了精细探测。建立了采空区及其相邻巷道的三维实体模型,并采用Surpac—Midas/GTS—FLAC3D耦合建模与数值模拟方式,对采空区进行稳定性数值分析。结果表明:大红山铁矿Ⅱ-1头部大矿体采空区顶板容易冒落。研究为大红山铁矿采空区安全隐患治理提供数据支撑。     

三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用

地下采空区具有隐覆性、高危险性等特点,传统物探方法难以取得理想的效果。为有效解决采空区探测的难题,将三维激光扫描技术应用到某矿山采空区探测中,探测结果表明:三维激光扫描技术不仅可以直观测绘出采空区空间位置信息和空间形态参数,而且获取的点云数据经过处理还可建立三维数值模型,便于采空区的稳定性计算分析,为采空区后期治理提供了科学、准确的依据。     

三维激光扫描技术在汤丹铜矿复杂采空区探测中的应用

汤丹铜矿受前期混乱开采影响,在地下存在大量不明采空区,具有分布不规律、形态复杂、安全风险大的特点。为全面掌握汤丹铜矿采空区形态、轮廓和体积,提高采空区调查测量精度与工作效率,采用三维激光扫描技术代替传统二维测量手段,对该矿地下采空区体积进行了扫描测量和统计计算。通过对扫描点云数据的处理,结合DIMINE软件,构建了采空区三维地质模型,可直观获取采空区边界、体积、内部形态及分布结构信息,并将扫描计算结果与矿山实测统计数据进行了对比,数据测量误差为0.9%～9.4%,验证了三维激光扫描系统在复杂采空区探测方面的适用性,为矿山安全生产提供了有效支撑。     

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。     

三维激光扫描技术在梅山铁矿尾矿利用量测量中的应用

尾矿利用量是评估尾矿综合利用效率的一项重要基础数据,传统测量方法难以完成大面积尾矿利用量连续测量任务。为此,梅山铁矿的测量技术人员充分利用三维激光扫描技术的快速、精确、灵活的测量特点,快速获取尾矿库内开采区域的点云数据。经过数据解算、坐标匹配、点云抽稀、降噪、与上期数据比较计算,得到每期的尾矿利用量,为生产管理部门分析评价尾矿综合利用率提供了及时准确的数据。三维激光扫描技术提高了尾矿利用量测量的精度和工作效率,为同类测量提供了参考。     

露天矿地下采空区探测与综合整治技术研究

为探索露天矿开采过程地下未知采空区的探测与整治方法,实现露天矿安全开采与地下采空区处置的协同进行。以巨龙铜矿露天采矿过程中的地下采空区为研究对象,研究采空区探测及处置方法。结合露天矿开采条件及采空区状况,提出钻孔探测和三维激光扫描相结合的采空区探测手段。提出大直径深孔爆破崩落的采空区处置方法,消除采空区安全隐患、回采残矿资源。通过现场工业试验,验证了技术方案并大规模应用于矿山实际生产。研究结果表明：钻孔探测和三维激光扫描相结合的方式探测采空区精确简便,大孔爆破崩落处置采空区的方式安全有效,为高原露天矿开采过程中的地下采空区探测与快速处置提供了技术支撑与借鉴。     

三维激光扫描技术在露天矿转台测量验收中的应用

作为新兴的测量技术手段,三维激光扫描技术突破了传统的单点测量方法。基于三维激光扫描仪的工作原理,介绍了三维激光扫描技术在测量中的应用流程及数据处理步骤。以某大型露天矿转台测量计算方量为实例,构建三维实体模型,快速获得转台方量,并与传统的全站仪测量高程点构建TIN方法计算方量进行分析比较。结果表明,相比传统全站仪传统测量方法,三维激光扫描技术点云数据更精确直观,提高了作业效率,更具优势,在矿山转台验收测量中具有较好的推广价值。     

基于三维激光扫描空区精细化稳定性分析

地下回采空区探查与稳定性评价是目前众多矿山亟待解决的安全难题之一。以某旅游平硐为工程案例,采用BLSF移动式三维激光扫描测量系统现场探测并构建了平硐与空区三维点云模型,并据此建立了三维精细化数值分析模型,评估了基于真实形态的空区稳定性。研究结果表明,基于三维激光扫描的精细化数值模拟方法,能够更加准确地刻画空区形态,更加真实地反映空区稳定性特征。典型工程隔离矿柱稳定性良好,但平硐局部区域存在安全隐患。研究为同类矿山的空区稳定性安全评价提供了有益借鉴。     

Riegl VZ-1000三维激光扫描测量系统在大型露天矿山土石方测量中的应用

依据Riegl VZ-1000三维激光扫描测量系统所采集的点云数据与常规测量方法所获取的测量数据分别采用三角网算法和方格网算法进行露天矿山的采剥体积计算,并对两种计算结果进行比较。结果表明,利用三维激光扫描测量系统获取的矿山点云数据是精准,可靠的,在露天矿山体积测量中三维激光测量技术比传统测量技术更为精确、安全和高效。     

复杂采空区激光扫描异常点云过滤研究

针对复杂采空区激光探测点云数据处理过程中传统过滤方法无法过滤所有异常点的缺陷, 综合运用弦高比和周长比判据及OpenGL编程实现了异常点云拾取删除全面过滤。首先, 在分析激光扫描轨迹线点云数据拓扑关系及异常点生成原因的基础上, 综合运用弦高比和周长比判据对点云数据初步过滤; 然后运用OpenGL编程在显示界面上直接拾取删除异常点, 实现了对点云数据二次精确全面过滤。工程应用实例表明, 该方法不仅有效保留了采空区边界形态的完整性, 也为矿山复杂采空区激光探测点云数据过滤提供了新思路, 工程实用价值较高。     

基于无人机贴近测量的露天矿岩质边坡结构面自动识别

获取岩质边坡结构面特征是露天矿山开展边坡稳定性分析的关键工作,传统的工程调查手段容易受到边坡地形限制,存在作业风险高、效率低等问题。为高效、安全地获取露天矿岩质边坡的精确结构面特征,利用无人机倾斜测量与贴近摄影测量技术开展了露天岩质边坡测量工作,构建了边坡的精细三维点云模型。通过进行边坡点云数据滤波、特征值获取以及基于区域生长法的平面分割分析,实现了基于点云数据结构面参数的识别与提取,形成了一种基于无人机获取岩质边坡结构面的自动、高精度测量方法,并在攀枝花铁矿尖山矿区北部边坡开展了工程实例验证。研究表明:基于无人机测量获取符合工程精度要求的边坡三维点云数据,采用结构面自动识别方法可快速地从边坡点云数据中获取岩体结构面信息,为边坡稳定性分析与评价提供了基础数据。     

三维激光扫描技术在梅山铁矿的应用

传统测量方法无法满足数字化矿山建设对高精度、多元化测量数据的需求。三维激光扫描技术以其高速扫描、精确建模的功能,在矿山测量领域得到了广泛应用,有效解决了传统测量数据精度低、形式单一的难题。以梅山铁矿为例,详细分析了三维激光扫描技术在井下巷道实体模型构建,矿堆储矿量测量,溜井、风井等井筒现状测量等方面的应用,并进一步讨论了三维激光扫描技术在矿山井下专用图测绘、矿山塌陷区探测方面的应用前景。分析结果对于进一步促进三维激光扫描技术在矿山的应用有一定的参考价值。     

某铁矿山隐伏采空区精准探测方法

为消除采空区给铁矿山人员和生产带来的巨大安全隐患,对采空区精准探测方法进行了研究。在深入分析高密度电阻率法采空区探测工作原理的基础上,建立了采空区探测模型,据此总结出采空区在电阻率剖面图中所具有的高阻异常和电阻率突变的识别特征。以五台-吕梁地区某大型铁矿山采空区为例,进行了精准探测。根据采空区识别标志圈定了采空区异常的分布范围,采空区在探测成果图中有较明显的反映,电阻率异常特征与解译标志基本符合;钻探验证表明,通过高密度电阻率法可有效识别出采空区;结合采空区三维激光扫描成果,建立了采空区三维模型,精确地获取了采空区的空间特征信息。研究结果表明：采用高密度电阻率法圈定异常、钻探验证和三维激光扫描建模的综合探测方法可对铁矿山采空区进行高效、经济、精准探测。     

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。     

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。     

微波成像技术在特大采空区探测中应用

针对某矿特大采空区粉尘严重、水汽大等恶劣条件,三维激光扫描技术无法满足需要,采用微波成像技术探测采空区三维形态,计算采空区体积,为采空区综合治理提供可靠数据,保障矿山安全生产。     

三维激光扫描技术在国内矿山领域的应用

介绍了三维激光扫描技术在矿山采空区、矿山边坡、矿 山爆破、矿山开采沉陷、矿山储量５个领域的应用现状,着重 分析了实际应用中存在的问题,分析了点云数据获取高质量 化、点云覆盖范围最大化、点云数据处理高精度化的发展趋 势,指出三维激光扫描技术与新型测量技术和人工智能算法 相结合,开发数据处理软件融入矿山数据管理平台是实现智 慧矿山的重要保障.     

空区三维激光探测技术及稳定性分析

由于受采空区周边地质条件和探测技术的制约,传统空区探测技术手段无法得到工作人员不能进入的空区精准数据,以此为基础进行采空区稳定性分析的可靠性程度很低。利用三维激光扫描系统（MDL-VS150）对空区进行精准的激光扫描,基于三维激光探测所得的点云数据,结合3Dmine软件建立采空区的三维实体模型,运用FLAC3D软件进行空区稳定性分析。根据计算结果对某铁矿采空区的位移和应力进行分析,采空区垂直位移量最大为4.437 cm,围岩的最大拉应力和压应力分别为0.795、3.221 MPa,均小于岩体的抗拉及抗压强度。由此表明,采空区处于稳定状态,在短期内不会发生破坏,但为了矿山长期发展应对空区及时采取有效处理措施。