采空区三维激光扫描变形监测试验研究

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1、采空区三维激光扫描变形监测试验研究陈凯，杨小聪，张达（北京矿冶研究总院，北京100070）摘要：本文在成功研制了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83米，测量精度达到±2cm；同时对采空区进行形变监测试验，效果很好。现场的各项性能测试表明该系统达到变形监测目的，为采空区稳定性评价，提高采空区的变形监测效果提供了一种行之有效的方法。关键字：变形监测；三维激光扫描；采空区Researchofthecavity3dlase

2、rscanningdeformationmonitoringexperimentCHENKai,YANGXiao-cong,ZHANGDa(BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy,Beijing,100070,China)Abstract:Thispaperchoosesthe1661cavityofFuShanMineasindustryexperimentgroundtoverifythemeasurementrange、precision、deformationmonitoringef

3、fectstothecavity3dlaserscanningdeformationmonitoringsystemwhichhasbeendevelopedsuccessfully;Theresultofexperimentshowsthatthissystem’smeasurementrangecanreach83mandprecisionis±2cm;Atthesametime,thispapertakesthedeformationmonitoringexperimentwhichshowsaverygoodresult;Theexperime

4、ntsofmeasurementrange、precision、deformationmonitoringeffectstothissystemshowsthatthe3dlaserscanningdeformationmonitoringsystemhaveachievedthegoaltomonitordeformationwhichprovideafeasiblewaytoestimatethecavitystabilityandimprovetheeffectstomonitorthecavity。Keywords:deformationmon

5、itoring;3dlaserscanning;cavity引言地下采空区由于高地压、高应力，除岩爆之外，采空区及巷道的大面积冒顶、片帮和严重的闭合变形等均是重要的地压灾害。变形数据最能直接反映采空区的地压大小和活动程度，同时采空区变形也是最易于获得而且是可靠性很高的可观测数据。20世纪90年代中期，国际上出现了一项高新技术，即三维激光扫描测量技术。这种测量技术是利用三维激光扫描测量仪对观测对象表面进行非接触式三维扫描，形成观测对象表面精确三维点云的一种先进测量技术[1][2]。这项技术的应用和发展，为实现采空区的变形监测提供了一种先进手段。本文针对矿

6、山现场高温、潮湿、粉尘的特点，结合三维激光扫描测量技术，研制了一套采空区三维激光扫描变形监测系统。为了验证研制的采空区三维激光扫描变形监测系统的变形监测效果，选择中矿金业阜山矿1661采空区作为工业试验场地，分别对采空区三维激光扫描变形监测系统的测量量程、测量精度、变形监测效果等方面进行试验，这些试验结果表明：该系统可以快速而全面的扫描采空区的形态，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。研制的采空区三维激光扫描变形监测系统为采空区变形监测提供了一种非常直观、有效的监测方式。1、工业试验场地概况工

7、业试验场地为中矿金业阜山矿16中段1661采空区，1661采空区位于十五中段、十六中段之间，沿走向长80m，高度40m，平均厚度8m。脉外巷、出矿巷拉底均已施工结束。1661采场对应上、下中段及东、西部均无采场。采场围岩较稳固，但节理发育，局部反倾，易发生冒顶片帮现象,且此处民采活动频繁，回采时要及时采取支护措施。2、三维激光扫描变形监测系统安装三维激光扫描变形监测系统[3][4][5]（如图1）主要包括三维激光扫描仪、直线导轨、三脚架、储藏室、高精度步进电机、自动门、电源、控制箱，通讯电缆、限位开关、工控机，这些设备经过组装将构成三维激光扫描变形监测

8、系统硬件部分，设备现场安装步骤如下：1）:安装直线导轨，直线导轨总长10米，每节2米，需要进行