三維掃描C—ALS系統(tǒng)在地下空間數(shù)據(jù)采集中的應用

摘 要：由廢棄的地下采空區(qū)或滲漏引起的地面沉陷，已成為一種典型的地質(zhì)災害，嚴重影響工程建設的順利進行。為了采取相應的治理措施，查明地下采空區(qū)的埋深及分布范圍顯得十分重要。通過實例，簡述三維掃描C-ALS系統(tǒng)在探測地下采空區(qū)范圍中的應用，探測目的在于確定地下采空區(qū)的深度、查明地下采空區(qū)的范圍，為安全防護和設計施工提供可靠依據(jù)。

關鍵詞：地下采空區(qū)；三維掃描C-ALS系統(tǒng)；原理；實例

中圖分類號：TD17 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0226-01

1 前 言

廢棄礦采空區(qū)對于民眾生活、政府機構、開發(fā)商和采礦公司而言，都存在巨大的現(xiàn)實危害。最嚴重的威脅在于，由于自然和認為的原因，使得空腔坍塌、沉降和向地表移動。要解決問題，首先必須對這些空腔進行精確的勘查，不過，傳統(tǒng)的勘查技術都只能給出二維結(jié)果，需要經(jīng)驗進行分析辨識且成本高昂、危險性大、費工費時，很多情況下不實用也不可行。

2 三維掃描C-ALS系統(tǒng)

三維掃描C-ALS系統(tǒng)是一種自導航、“機械化”的機器人探針，可進入干燥的廢棄（在用）礦內(nèi)工作區(qū)或空腔進行勘查。設備的直徑只有50mm，可以置入到直徑不低于65mm的預先鉆好的探洞中，利用前部微型激光掃描儀，測量空腔的三維形狀。

三維掃描C-ALS系統(tǒng)包含：馬達驅(qū)動高反射率激光掃描頭、3D“導航”模塊、攝像頭和紅外線照明系統(tǒng)、探針延伸件、多心電纜、控制盒、碳素纖維桿，如圖1。

3 三維掃描C-ALS系統(tǒng)使用方法

先鉆直徑不低于65mm的豎洞，貫穿待探測采空區(qū)；然后將三維掃描C-ALS系統(tǒng)沿豎洞至采空區(qū)，每隔2m進行一次導航系統(tǒng)讀數(shù)并記錄；進入采空區(qū)后，先用“頭錐”攝像頭查看是否已經(jīng)完全進采空區(qū)；然后選擇“掃描方式”，分為水平和/或垂直和測量間隔模式進行自動激光掃描；掃描數(shù)據(jù)自動存儲并記錄；然后將數(shù)據(jù)導入配套軟件進行點云數(shù)據(jù)整理。掃描方式如圖2、圖3。

4 三維掃描C-ALS系統(tǒng)應用

某房產(chǎn)開發(fā)公司要對長沙某處石灰礦礦坑及周邊地下采空區(qū)進行改造，根據(jù)設計方案需要對礦坑及周邊的地下采空區(qū)進行高精度的測量。傳統(tǒng)的測量技術手段無法對礦坑和地下采空區(qū)進行準確的測量。我們在本項目中使用三維掃描C-ALS系統(tǒng)能夠快速準確地對礦坑和地下采空區(qū)進行數(shù)據(jù)采集。

5 結(jié) 論

三維掃描C-ALS系統(tǒng)具有：使用方法靈活、體積小，運輸方便、360度掃描覆蓋范圍，沒有“盲點”、自動掃描操作、等待時間短、高精度及準確的空間測量等優(yōu)點。

參考文獻

[1]三維掃描C-ALS系統(tǒng)說明資料.

[2]劉博文.露天礦地下采空區(qū)探測與治理技術應用與實踐.中國煤炭，2017.

[3]余樂文.地下采空區(qū)探測技術研究.中國礦業(yè)，2015.

收稿日期：2018-8-2

作者簡介：孫長迪（1982-），男，山東曹縣人，工程師，本科，主要從事工程測繪、權屬調(diào)查、變形監(jiān)測、地下管線探測、地下采空區(qū)測量等工作。