三維激光掃描儀在井巷工程應(yīng)用研究

黃保澤

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

在礦產(chǎn)生產(chǎn)以及建設(shè)過程中，一般情況下都是采用高分段崩落法進(jìn)行施工，基于此，在工程中設(shè)置相應(yīng)的高溜井是非常有必要的，從客觀的角度來說，這也是對礦山開采體系進(jìn)行完善的一種方式。高溜井適用于多種采礦環(huán)境，不僅在小型的礦產(chǎn)開發(fā)過程中適用，同時(shí)也在大規(guī)模的礦產(chǎn)開發(fā)過程中適用。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，在礦產(chǎn)生產(chǎn)以及建設(shè)的過程中應(yīng)用高溜井能夠在很大程度上提高工作的效率以及質(zhì)量。

1 項(xiàng)目概況

位于云南省的玉溪礦產(chǎn)有限公司正在建設(shè)一個國內(nèi)特大的地下礦產(chǎn)項(xiàng)目，根據(jù)前期儀器勘探發(fā)現(xiàn)，該地下礦產(chǎn)項(xiàng)目至少含有四億噸左右的礦產(chǎn)資源。礦山不僅具有豐富的礦石資源，而且礦石資源的品質(zhì)都處于上等，除此之外，該礦山區(qū)域的礦產(chǎn)開采條件非常良好，具有形成大規(guī)模地下開采的能力。根據(jù)不完整數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在2002年～2010年之間，該礦產(chǎn)地區(qū)進(jìn)行不斷的探索已經(jīng)建成了年產(chǎn)量高達(dá)三百八十萬噸的熔巖鐵礦露天開采工程，并且隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，目前該礦區(qū)已經(jīng)具備年產(chǎn)原礦石六百四十萬噸、成品礦三百二十萬噸的能力。在地下溜井施工的過程中，目前主要以人工乘坐相應(yīng)設(shè)備對溜井各種數(shù)據(jù)進(jìn)行測量以及檢查，在這樣傳統(tǒng)的作業(yè)方式之下，在耗費(fèi)大量人力、物力以及財(cái)力的過程中，還會提升工作的危險(xiǎn)系數(shù)，對工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成影響?；诖耍瑸榱烁纳七@樣的現(xiàn)狀，玉溪礦產(chǎn)有限公司引進(jìn)了三維激光掃描儀來代替人工作業(yè)。

2 三維激光掃描儀概述

三維激光掃描儀技術(shù)主要是利用激光對距離進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，獲取測量目標(biāo)區(qū)域或者物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行分析處理，以此數(shù)據(jù)為依據(jù)構(gòu)建出具有高精確度的三維立體模型，基于此，三維激光掃描儀技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)。除此之外，三維激光掃描儀還能夠?qū)γ看螠y量的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并且將一系列的數(shù)據(jù)做成坐標(biāo)的方式，對其進(jìn)行深入的分析，探究其中的變化特征。就目前三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用情況來看，針對于礦產(chǎn)區(qū)高溜井這部分工作還處于探索的階段，還有很多地方需要進(jìn)行不斷的完善以及優(yōu)化。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 對高溜井進(jìn)行測量需要準(zhǔn)備的配件

一般情況下，利用三維激光掃描儀對高溜井進(jìn)行測量所需要的配件主要有三類，其中一類是繩子，繩子又分為承重繩以及穩(wěn)繩，承重繩主要負(fù)責(zé)承受三維激光掃描儀的重量，穩(wěn)繩為了保證三維激光掃描儀下方的穩(wěn)定性，在繩子長度的選擇過程中需要注意，首先承重繩的最大承重值一定要大于三維激光掃描儀的重量，并且長度要長于三維激光掃描儀下放的深度；其次穩(wěn)繩的長度要長于高溜井的深度。另外一類就是滑輪以及固定桿，其中滑輪主要用于繩子的收與放，固定桿則是為了固定滑輪，經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，在支撐桿上焊接滑輪為最優(yōu)的執(zhí)行方案。最后一類就是固定三維激光掃描儀、電纜以及穩(wěn)繩的輔助連接頭，如果在應(yīng)用的過程中，所提供電纜的長度過于長，還需要再現(xiàn)場準(zhǔn)備線盤。

3.2 高溜井測量設(shè)備的架設(shè)過程以及掃描工作

在高溜井測量設(shè)備的架設(shè)過程中，首先要對滑輪以及支撐桿進(jìn)行固定，在此過程中需要注意的是要盡量使中間的滑輪位于高溜井的正中央，這樣才能夠保證三維激光掃描儀在下放的過程中不傾斜，并且便于在后續(xù)的工作中下放儀器以及穩(wěn)繩；其次對帶有配重的穩(wěn)繩進(jìn)行下放，通常情況下一般都需要對穩(wěn)繩進(jìn)行六千克左右的配重，在此過程中要先下放一根穩(wěn)繩，并且將穩(wěn)繩固定在井底，以后再下放另外一根穩(wěn)繩進(jìn)行固定；最后將進(jìn)行高溜井測量工作的其他配件安裝，用輔助轉(zhuǎn)接頭以及電纜與三維激光掃描儀相連，之后將帶有輔助轉(zhuǎn)接頭的三維激光掃描儀沿著穩(wěn)繩的方向下放。在利用三維激光掃描儀進(jìn)行掃描的過程中要對整個高溜井進(jìn)行分站掃描，在三維激光掃描儀下放一米的時(shí)候?yàn)橐徽?，往后每下放二十五米為一站，一直到對整個高溜井掃描完畢。

3.3 對高溜井進(jìn)行測量所需要準(zhǔn)備的輔助設(shè)備

除了上述所說的必備設(shè)備之外，在利用三維激光掃描儀對高溜井進(jìn)行測量的過程中還需要一些輔助設(shè)備，分別是繩子、滑輪以及支撐桿，其中繩子是與線盤相連接的，另外在高溜井的井口還需要搭建相應(yīng)的平臺，用于輔助設(shè)備的滑輪以及支撐桿的固定。如果在實(shí)際的施工過程中，礦產(chǎn)區(qū)域高溜井井口直徑較小，并且已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)的防護(hù)欄裝置，就完全可以在高溜井的井口不搭建平臺，直接講滑輪以及支撐桿固定在防護(hù)欄上。在礦產(chǎn)區(qū)域高溜井的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測量的過程中，由于工作量比較大，有必要的話可以安排多名員工同時(shí)或者輪番進(jìn)行作業(yè)，通過這種方式來減輕員工工作量，并且還能夠在很大程度上保證三維激光掃描儀工作的質(zhì)量以及效率。除此之外，不同的項(xiàng)目對三維激光掃描儀工作具有不同的需求以及要求，如果需要絕對坐標(biāo)，就要在三維激光掃描儀的基礎(chǔ)之上搭配全站儀進(jìn)行測量工作，應(yīng)用全站儀對整個礦區(qū)內(nèi)的絕對坐標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)入之后，就可以對整個礦區(qū)形成一個三維立體坐標(biāo)模型，這可以用于日常項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)過程中，使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、效果更加直觀。

3.4 全站儀傳遞絕對三維坐標(biāo)

在礦產(chǎn)區(qū)已知點(diǎn)之上假設(shè)全站儀之前，首先要利用三維激光掃描儀的測距模式對三維激光掃描儀下放的承重井口位置的三維坐標(biāo)進(jìn)行掃描，其次要做的就是對下放三維激光掃描儀的穩(wěn)繩的三維坐標(biāo)進(jìn)行掃描，之后將已經(jīng)掃描到下放三維激光掃描儀井口的穩(wěn)繩、承重繩的坐標(biāo)位置導(dǎo)入進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最后將相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)保存到云盤中，并且在此過程中需要注意的是，要將信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各種文件格式，以便于后續(xù)軟件的處理。

4 結(jié)束語

總而言之，在礦產(chǎn)地區(qū)的生產(chǎn)以及建設(shè)過程中應(yīng)用三維激光掃描儀技術(shù)對高溜井以及整個礦產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行測量，并且還能夠構(gòu)建出具有高精密度三維模型，從而使相關(guān)工作人員能夠更加精準(zhǔn)的獲取到礦產(chǎn)內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)以及信息。與以往傳統(tǒng)的測量方式相比，利用三維激光掃描儀進(jìn)行礦產(chǎn)信息以及數(shù)據(jù)的收集，能夠在很大程度上提升礦產(chǎn)信息數(shù)據(jù)收集的速度以及質(zhì)量，與此同時(shí)，還能夠?yàn)榫伦鳂I(yè)的工作人員提供安全保障，從而體現(xiàn)并且發(fā)揮出三維激光掃描儀技術(shù)的意義與最大價(jià)值。