采空区三维激光扫描智能化监测技术研究与应用.pdf

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1、第67卷第3期有色金属(矿山部分)2015年5月doi：10．3969／j．issn．1671—4172．2015．03．001采空区三维激光扫描智能化监测技术研究与应用余乐文，张达，张元生，王利岗’(1．北京矿冶研究总院，北京100160；2．金属矿山智能开采技术北京市重点实验室，北京102628)摘要：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

2、形位置和体积，为采空区智能化监测提供技术支撑。关键词：采空区；智能化；激光扫描；监测中图分类号：TD76文献标志码：A文章编号：1671—4172(2015)03—0001—03Applicationandstudyonintelligentmonitoringtechnologyforcavitybasedon3DlaserscannerYULewen，ZHANGDa，ZHANGYuansheng～，WANGLigang·(1．BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy，Beijing10

3、0160，China；2．BeijingKeyLaboratoryofNonferrousIntelligentMiningTechnology，Beijing102628，China)AbstracttTheintelligentmonitoringsystemforcavitybasedon3Dlaserscannerisputforward，whichisunmannedandautomatic．Thesystemcanautomaticallymobileintothecavitymeasuringbyrail，andtransmittin

4、gthedatatOthecontrolcenter．The3Dshapeofcavityisobtainedbysoftwareprocessing，analysistherelativedeformationofcavitybymulti—phasemeasureddatacomparison．Testsshowthatthesystemcanaccuratelydeterminethelocationandsizeofthedeformation，andprovidetechnicalsupportforintelligentmonitori

5、ngofcavity．Keywords：cavity；1aserscanning；intelligent；monitoring在经济和社会快速发展的推动下，我国已成为上述问题，开发出一套采空区三维激光扫描智能化矿产资源消费大国，矿产资源消耗量激增。随着地监测系统，实现对采空区整体监测，具有非接触、高下矿山开采深度的不断增加，开采矿产资源形成的精度、高效率等优点。地下采空区安全隐患日益严重，容易出现采场及巷1工作原理道的大面积冒顶、片帮和严重的闭合变形，进而发生垮塌事故，造成矿山重大经济损失甚至人员伤亡。采空区三维激光扫描智能化监测系统通过多期因此，

6、科学地揭示井下采空区的三维形态、实现智能在固定测量点扫描采空区三维形态，根据扫描结果化监测对矿山的生产和安全有着非常重要的作分析空区是否发生冒顶、片帮等岩壁垮落，并能精确用卜。测定岩壁垮落的发生部位和垮落体积[8]。在传统的采空区变形监测方法中，主要采用顶系统通过激光发射到接收之间的时间差来计算板沉降仪、收敛计、伸长仪以及水准仪、经纬仪等测距离，同时内置精密编码器同步测量每个激光脉冲量学仪器，但是传统方法存在监测点少、安装难度横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值，由此大、劳动强度大、效率低、精度低等问题[5]。针对可计算任意点的三维坐标[1]。基

7、金项目：国家高技术研究发展计划项目(2011AA060405)；国家国2监测系统简介际科技合作专项项目(2011DFA71990)；“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAB01B04；2012BAK09B03)采空区三维激光扫描智能化监测系统由三维激作者简介：余乐文(1984一)，男，工程师，硕士，机械设计及理论专光扫描主机、伸缩机构、控制系统、通信系统、软件系业，主要从事矿山智能仪器仪表开发工作。统和地面数据分析工作站组成，如图1所示。