CMS及三维可视化技术在采空区探测中的应用研究

通过空区探测系统CMS）采集空区三维数据,由三维可视化矿业软件3Dmine处理数据并建立三维模型,可以精确获取采空区的空间几何参数,不仅提高了空区数据采集的安全性,还具有效率高、可视化效果好等特点。在石人沟铁矿空区探测的实践证明,基于CMS探测建立的三维可视化模型可以得到采空区的精准数据,为空区的处理、回采贫损控制及空区稳定性分析等提供了必要的参考。     

CMS及三维可视化技术在采空区探测中的应用研究

通过空区探测系统（CMS）采集空区三维数据,由三维可视化矿业软件3Dmine处理数据并建立三维模型,可以精确获取采空区的空间几何参数,不仅提高了空区数据采集的安全性,还具有效率高、可视化效果好等特点。在石人沟铁矿空区探测的实践证明,基于CMS探测建立的三维可视化模型可以得到采空区的精准数据,为空区的处理、回采贫损控制及空区稳定性分析等提供了必要的参考。     

基于C-ALS的三维激光扫描技术在采空区探测中的应用

进行精确的采空区探测是进行采空区稳定性分析和治理的前提。基于三维激光扫描探测技术,采用采空区探测系统C-ALS对雅满苏地下矿采空区形态进行精确探测,建立了可视化采空区三维实测模型,获取了采空区三维形态、空间位置、空区体积、顶板暴露面积等关键信息。根据三维激光探测结果,结合3DMine矿业软件耦合建立了完整矿区现状三维模型。实践表明该探测系统能够对地下空区进行精确的全方位扫描,操作简单、安全,探测结果可为下一步采空区稳定性分析和处理方案的确定提供重要依据。     

基于C-ALS实测的采空区稳定性数值分析

采用C-ALS对地下采空区进行探测,准确获取采空区三维形状及空间位置,应用建模软件Surpac构建空区地质模型.在此基础上,利用数据耦合在FLAC3D生成高仿真力学模型,有效提高了采空区稳定性分析的准确性和可靠性.通过井水寨萤石矿采空区稳定性数值模拟分析实践,对井水寨萤石矿+120m水平西区空区进行静力计算,分析空区稳定性,为矿山安全生产提供科学的建议措施.     

CMS实测地下矿采空区建模及稳定性分析研究*

传统的采空区稳定性分析建立的数值分析模型,对空区的形状进行过多的简化,使得建立的空区模型过于简单,稳定性分析的结果可靠性较差。借助三维激光空区监测系统对地下矿山采空区进行三维扫描,精确的获取激光头到空区边界的距离。将全站仪测量的定位点坐标输入到CMSposprocess处理软件,将生成的数据输入到矿业工程软件3Dmine中建立起空区的实际赋存模型。研究用VC++编写出可以将3Dmine软件输出的块体质心点坐标直接导入有限差分软件FLAC3D中的应用程序,从而建立起空区力学模型,形成从实测模型到力学计算模型的新方法,大大提高了采空区稳定性分析的准确性和可靠性。结合石人沟铁矿空区稳定性分析工程实践,对石人沟铁矿-60 m水平南区空区进行静力计算,分析空区稳定性,获得了良好效果。     

基于CMS及DIMINE-FLAC~(3D)耦合技术的采空区稳定性分析与评价

在矿山安全生产建设中,对井下空区进行探测、对空区安全性及地表移动规律等进行分析评价,以及制定科学合理的空区处理方案非常重要,这对延长矿山现有资源的开采年限,为矿山的安全高效开采制定科学的开发利用方案具有重大的现实意义.应用空区探测系统(CavityMonitoringSystem,简称CMS),精确地获取地下矿山采空区的三维形态和准确的空间位置,并借助大型三维矿床软件DIMINE建立起了空区的三维形态模型,通过耦合方法实现在FLAC3D中生成能准确反映空区和围岩地质结构及岩性条件的数值模型,简化复杂空区稳定性计算的结果,并提高了准确性和可靠性.结果表明,使用地质模型转换的数值计算模型,对采空区稳定性进行了成功的模拟,并证明采用"地质-数值"耦合方法的方法对采空区稳定性研究是可行的.     

基于C-ALS采空区探测及三维建模技术研究

由于传统的采空区探测方法只能局限于二维探测,难以精确获得采空区的三维空间形态.运用C-ALS空区精密探测系统对某矿采空区进行现场探测,在此基础上,用Sur-pac三维建模软件构建采空区的三维可视化模型,准确得到该采空区的三维空间信息,精确计算出该空区的体积和暴露面积,为矿山技术人员对空区的后续分析和处理提供了可靠的理论依据.     

地下矿山空区失稳三维探查及可视化安全分析

针对某金属地下矿山I号矿床采空区失稳垮塌致使周边巷道遭到破坏的工程实际, 采用空区探测系统(CMS)对垮塌空区进行了现场三维探测, 获取了采空区失稳垮塌三维信息; 运用三维建模软件Surpac分别构建起垮塌采空区及其周边巷道的三维可视化模型, 以此为基础有效地确定了因采空区失稳垮塌致使巷道破坏的位置、范围和程度, 提出了采空区垮塌后给周边的凿岩、回风井等工程巷道带来的安全隐患。 实践表明, 这种基于空区失稳三维探查的可视化安全分析方法, 可直观、准确地掌握采空区失稳破坏相关信息, 从而为矿山制定科学合理的治理方案提供可靠的依据。     

某实测采空区的稳定性综合分析

为了获得更可靠的采空区稳定性分析数据,采用三维激光探测仪对某采空区进行探测,准确地获取了空区的三维形态及分布状况,并结合三维矿业软件Surpac建立了空区的实际模型。在此基础上,通过耦合技术用FLAC^3D对其进行力学模型的数值分析,最后结合现场布设的光弹应力计监测结果与数值模拟进行比对,两者结合起来对该空区稳定性进行综合的分析与评价,为矿山后续安全生产和管理提供科学的理论依据。     

复杂采空区群精密探测及多软件耦合建模

常规采空区物理探测方法受空区形态及地质情况影响而降低精确度,不能准确地输出空区三维形态信息,且后期分析困难。激光探测技术能很好地解决这一问题,但是针对遗留大量繁杂凌乱点柱的空区群,无论前期探测,还是后期建模难度都变大。以江西某钨矿空区群为背景,利用三维激光扫描系统FARO进行了精密探测,采用Geomagic-studio软件对探测产生的点云数据进行了整理,并进一步地探索了基于Minesight软件和3Dmine软件构建的三维空间模型与FLAC^3D数值模型耦合问题。实践证明,应用FARO系统建立的三维空间模型,能较方便地对采空区的残矿量、采空区规模进行精确统计;在此基础上,基于实测三维空间模型构建的FLAC^3D数值模型,可对空区群的稳定性进行分析。     

固体矿产采空区三维建模可视化研究与应用

在固体矿产资源调查过程中,采空区综合信息对于残矿回采、矿山安全具有十分重要的意义。准确掌握采空区边界形态,弄清采空区在固体矿产矿床中的分布是矿区管理的基础性工作。从矿区实际探测数据出发,介绍采空区三维建模的核心技术,通过资源储量估算与矿体三维建模系统(iExploration-EM)实现了采空区管理模块的二次开发。配合二维地质图件信息管理,将透明的矿床实体模型与采空区三维实体模型在同一场景下结合显示的采空区信息管理方案获得了良好的效果。     

金属矿采空区信息获取及管理研究

本文采用空区探测系统CMS对空区进行精密探测,并运用大型矿业软件SURPAC对探测数据进行处理,准确获得了采空区的三维形态、空间位置、实际边界、体积、顶板面积等信息。在此基础上,运用数据库技术成功地研制了在Windows XP操作平台上运行的空区信息管理系统,从而为金属矿采空区信息的有效获取及管理提供了一种有效的技术手段。     

3D激光探测系统在采空区测量中的精度评价

利用3D激光探测技术(CMS)采集矿山地下三维数据,不但可以精确获取空区的空间几何参数,如长度、面积、体积、围岩及顶板的变形和变化关系,还大大提高了空区数据采集的安全性和效率,为空区安全评价与治理以及矿柱回采设计提供数据。3D激光探测技术作为一项高新技术应用于矿山,其使用方法有一定的特殊性。本文在介绍CMS空区扫描测量原理基础上,详细讨论了CMS空区扫描测量的内、外部精度评定的方法,并得出相应的结果。     

露天矿土地复垦三维可视化研究

随着无人机摄影测量技术和GIS技术的快速发展，倾斜摄影测量及三维建模技术被广泛应用于国土、城市规划，智慧城市建设等领域。传统的矿区二维复垦规划不利于实现高效的规划方案评价、规划成果展示以及规划前后效果对比。通过无人机倾斜摄影测量获取三维数据，基于SuperMap软件，对矿区土地复垦三维景观建模及可视化方法进行了研究。以唐山市某露天矿为例，利用无人机倾斜摄影测量进行数据采集，分别使用Pix4D mapper和Smart3D Capture软件进行数据处理，从而获取矿区的现状数据。根据现状数据和规划方案，使用AutoCAD软件完成平台和边坡的土地复垦方案设计。将AutoCAD复垦方案转到ArcGIS平台下进行不规划三角网（TIN）地形建模，将构建后的TIN网转为中间软件Sketchup格式后再转为3DMax格式，在3DMax软件中进行纹理贴图精细建模。将3DMax精细三维模型在保证空间参考不变的前提下转为SuperMap软件格式，最终在SuperMap软件中实现了土地复垦方案评价、规划效果展示以及规划前后对比。研究表明：在无人机倾斜摄影测量数据的基础上，将规划模型在不丢失三维纹理渲染效果、空间参考不变的前提下经过多种GIS平台转化，实现了基于SuperMap软件规划数据与现状数据的无缝拼接的真三维可视化，对于基于无人机矿山生态修复规划的三维建模有一定的借鉴意义。     

下伏采空区拟建水库的FLAC~(3D)稳定性分析

某矿山采空区上方拟建一酸性水库,为了论证其可行性,根据采场中段平面图和上部地形图,采用SURPAC三维矿业软件建立采空区及地表三维模型,划分成块体后,利用SURPAC-FLAC3D接口程序导入FLAC3D生成计算模型后进行计算分析,并对库区稳定性进行评价。通过数值模拟分析可知,在现有情况下,采空区上部地表最大沉降量约为9.5 mm,在拟建水库蓄水后,地表新增沉降量约7.1 mm。模拟结果表明:现有采空区是稳定的,在拟建水库蓄水后,采空区上部地表沉降量在建筑物允许的沉降范围内,为拟建水库的可行性提供了理论依据。为分析爆破振动对库区影响,对爆破振动进行现场测试,得到振动最大合成速度均在质点允许振动速度安全范围内,爆破振动对拟建水库安全性并无明显影响;并在此基础上提出了一些建议措施。     

大规模采场开采稳定性模拟预测与实测验证

针对某地下金属矿山采场采用大直径深孔分步爆破开采的实际, 为了掌握采场围岩稳定性情况, 运用二维有限元模拟软件Phase²对采场回采过程进行了分步数值模拟, 分析采场的稳定性, 对采场可能发生冒落或垮塌处进行预测。运用空区三维激光探测系统(CMS)对采场进行了现场探测, 以CMS实测数据为基础生成采空区三维模型, 提取采空区二维实际边界与数值模拟的结果进行对比分析, 进而实现对采场稳定性模拟预测结果的实测验证。实践表明, 实测结果与预测结果基本一致, 验证了这种模拟预测方法的可靠性和有效性。该方法能有效地预计到大规模采场开采稳定性情况, 并据此进一步改进大爆破回采工艺, 从而实现安全、高效率开采。     

金属矿山采空区形状分形特征探索

引入分形理论研究金属矿山采空区形状特征,采用计盒维数方法分别计算了四个不同矿山单个采空区一维边界线、二维区域、三维边界曲面以及三维空间体的分维数,研究探索得知单个采空区形状具有良好的分形特性,进而将单采空区分维值计算方法拓展至采空区群顶板分维值计算,研究证明采空区群顶板三维曲面形状也具有明显的分形特征。分维值是反映采空区复杂程度的定量参数,其为复杂采空区形状特征研究提供了一种新的方法,可供类似研究借鉴。     

CMS探测系统在采空区测量中的应用与实践

采空区是危及矿山安全的主要危险源之一,其探测工作是研究治理采空区措施的基础。系统阐述了CMS探测系统的特点、原理、现场应用以及后期数据处理,并通过现场实践和实例获得了顶板面积、空区实际边界、采空区体积等实测数据。该系统的应用可极大地方便采空区的安全管理。