1、矿山采空区三维激光扫描仪应用概述金属矿床的开采会形成大量的采空区，容易诱发矿压、坍塌等现象，影响矿山的安全开采。地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板具有冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。目前世界上先进的采空区解决方案是利用物探方法确定采空区，再使用三维激光扫描仪对采空区进行三维数字化，进而达到科学探测采空区的目的。项目应用介绍本次扫描工作与全站仪配合，将扫描的点云数据转换到矿区的绝对坐标系中；同时利用 Z+F 标靶对
2、比了全站仪与扫描仪的精度；扫描过程中 Z+F5010对井下环境适应较好，即使水蒸气在仪器表面凝结成水滴并成股流下，对仪器也毫无影响，快速顺利的完成了所有扫描工作；注：竖井以及采空区相对危险，可采用垂直升降工具倒置扫描仪或者水平伸缩工具倒置扫描仪项目实施方法本次扫描位置由矿区测量技术人员选择，一共涉及 5 处；环境温度、湿度相对较高，井下粉尘较大，环境复杂。时间 位置 扫描站数 单站扫描时间 标靶-137 水平 采空区 2 3-151 水平 采空区 2 3-50 7#盲斜井卷扬硐室 1 3-200 水泵硐室/配电硐室1 3 -185 南采空区 13 分 30 秒3以-151 水平处采空区为例，共
3、扫描两站，两站之间用三个标靶球来拼接；从进入空区到扫描仪装箱结束耗时 1520 分钟；利用扫描仪自带的Z+F LaserControl 自动识别球标靶，进行拼接；拼接采用最小二乘法，最低限度的降低拼接误差，最后生成两站之间的拼接报告，包括详细的标靶球拼接精度。-151 水 平 处 采 空 区 点 云拼接报告（注：上图是采用最小二乘法，最低限度的降低拼接误差，最后生成两站之间的拼接报告）除此之外 Z+F LaserControl 软件可以将全站仪导出坐标数据（*.K、*.IDX、*.TXT）直接导入到点云中，只需要 23 个标靶点就可以将点云数据转换到矿区坐标系中。 经过 Z+F LaserCo
4、ntrol 拼接处理后的点云数据可以直接导入 Geomagic 软件，生成封闭三角网模型，即可自动计算体积和剖面。数据成果下图为对-151 水平处采空区点云、模型、以及体积、剖面制作；生成的剖面可以导出 IGS、DXF 等通用数据格式；体积计算剖面生成采空区形变分析（注：上图是不同日期同一地点的偏差分析，可导出各式各样的偏差分析数据报表；）优势通过以上数据可以看出 Z+F 5010 完全可以适应井下的复杂环境，并且效率高、作业过程安全、并且精度可以保持较高水平。后期软件也可以满足计算体积、剖面形变分析等需求，建立的三维采空区模型也能导入其他矿区安全分析平台，进行力学及安全工程等分析。综合考虑其井下适应性、精度、以及激光入射角等因素，Z+F IMAGER 5010 是井下扫描的最佳选择。
