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(duì)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(gè)國(guó)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(duì)溜井各種數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)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(huì)提升工作的危險(xiǎn)系數(shù)，對(duì)工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成影響?；诖?，為了改善這樣的現(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(duì)距離進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，獲取測(cè)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)高溜井進(jìn)行測(cè)量需要準(zhǔn)備的配件

一般情況下，利用三維激光掃描儀對(duì)高溜井進(jìn)行測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)度要長(zhǎng)于三維激光掃描儀下放的深度；其次穩(wěn)繩的長(zhǎng)度要長(zhǎng)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(zhǎng)度過于長(zhǎng)，還需要再現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備線盤。

3.2 高溜井測(cè)量設(shè)備的架設(shè)過程以及掃描工作

在高溜井測(cè)量設(shè)備的架設(shè)過程中，首先要對(duì)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(duì)帶有配重的穩(wěn)繩進(jìn)行下放，通常情況下一般都需要對(duì)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(cè)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(duì)整個(gè)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?duì)整個(gè)高溜井掃描完畢。

3.3 對(duì)高溜井進(jìn)行測(cè)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(duì)高溜井進(jìn)行測(cè)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(tái)，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(tái)，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(cè)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(duì)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(duì)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(cè)量工作，應(yīng)用全站儀對(duì)整個(gè)礦區(qū)內(nèi)的絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)入之后，就可以對(duì)整個(gè)礦區(qū)形成一個(gè)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(duì)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(cè)距模式對(duì)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(duì)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(yǔ)

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(duì)高溜井以及整個(gè)礦產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行測(cè)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(cè)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。