三维激光扫描仪在井巷工程应用研究

黄保泽

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701）

在矿产生产以及建设过程中，一般情况下都是采用高分段崩落法进行施工，基于此，在工程中设置相应的高溜井是非常有必要的，从客观的角度来说，这也是对矿山开采体系进行完善的一种方式。高溜井适用于多种采矿环境，不仅在小型的矿产开发过程中适用，同时也在大规模的矿产开发过程中适用。经过大量的实践证明，在矿产生产以及建设的过程中应用高溜井能够在很大程度上提高工作的效率以及质量。

1 项目概况

位于云南省的玉溪矿产有限公司正在建设一个国内特大的地下矿产项目，根据前期仪器勘探发现，该地下矿产项目至少含有四亿吨左右的矿产资源。矿山不仅具有丰富的矿石资源，而且矿石资源的品质都处于上等，除此之外，该矿山区域的矿产开采条件非常良好，具有形成大规模地下开采的能力。根据不完整数据统计发现，在2002年～2010年之间，该矿产地区进行不断的探索已经建成了年产量高达三百八十万吨的熔岩铁矿露天开采工程，并且随着时代的不断发展，目前该矿区已经具备年产原矿石六百四十万吨、成品矿三百二十万吨的能力。在地下溜井施工的过程中，目前主要以人工乘坐相应设备对溜井各种数据进行测量以及检查，在这样传统的作业方式之下，在耗费大量人力、物力以及财力的过程中，还会提升工作的危险系数，对工作人员的生命财产安全造成影响。基于此，为了改善这样的现状，玉溪矿产有限公司引进了三维激光扫描仪来代替人工作业。

2 三维激光扫描仪概述

三维激光扫描仪技术主要是利用激光对距离进行实时测量，获取测量目标区域或者物体的点云数据，并且进行分析处理，以此数据为依据构建出具有高精确度的三维立体模型，基于此，三维激光扫描仪技术又被称为实景复制技术。除此之外，三维激光扫描仪还能够对每次测量的数据进行保存，并且将一系列的数据做成坐标的方式，对其进行深入的分析，探究其中的变化特征。就目前三维激光扫描技术的应用情况来看，针对于矿产区高溜井这部分工作还处于探索的阶段，还有很多地方需要进行不断的完善以及优化。

3 应用实例

3.1 对高溜井进行测量需要准备的配件

一般情况下，利用三维激光扫描仪对高溜井进行测量所需要的配件主要有三类，其中一类是绳子，绳子又分为承重绳以及稳绳，承重绳主要负责承受三维激光扫描仪的重量，稳绳为了保证三维激光扫描仪下方的稳定性，在绳子长度的选择过程中需要注意，首先承重绳的最大承重值一定要大于三维激光扫描仪的重量，并且长度要长于三维激光扫描仪下放的深度；其次稳绳的长度要长于高溜井的深度。另外一类就是滑轮以及固定杆，其中滑轮主要用于绳子的收与放，固定杆则是为了固定滑轮，经过大量的实践证明，在支撑杆上焊接滑轮为最优的执行方案。最后一类就是固定三维激光扫描仪、电缆以及稳绳的辅助连接头，如果在应用的过程中，所提供电缆的长度过于长，还需要再现场准备线盘。

3.2 高溜井测量设备的架设过程以及扫描工作

在高溜井测量设备的架设过程中，首先要对滑轮以及支撑杆进行固定，在此过程中需要注意的是要尽量使中间的滑轮位于高溜井的正中央，这样才能够保证三维激光扫描仪在下放的过程中不倾斜，并且便于在后续的工作中下放仪器以及稳绳；其次对带有配重的稳绳进行下放，通常情况下一般都需要对稳绳进行六千克左右的配重，在此过程中要先下放一根稳绳，并且将稳绳固定在井底，以后再下放另外一根稳绳进行固定；最后将进行高溜井测量工作的其他配件安装，用辅助转接头以及电缆与三维激光扫描仪相连，之后将带有辅助转接头的三维激光扫描仪沿着稳绳的方向下放。在利用三维激光扫描仪进行扫描的过程中要对整个高溜井进行分站扫描，在三维激光扫描仪下放一米的时候为一站，往后每下放二十五米为一站，一直到对整个高溜井扫描完毕。

3.3 对高溜井进行测量所需要准备的辅助设备

除了上述所说的必备设备之外，在利用三维激光扫描仪对高溜井进行测量的过程中还需要一些辅助设备，分别是绳子、滑轮以及支撑杆，其中绳子是与线盘相连接的，另外在高溜井的井口还需要搭建相应的平台，用于辅助设备的滑轮以及支撑杆的固定。如果在实际的施工过程中，矿产区域高溜井井口直径较小，并且已经设置了相应的防护栏装置，就完全可以在高溜井的井口不搭建平台，直接讲滑轮以及支撑杆固定在防护栏上。在矿产区域高溜井的各种数据信息进行测量的过程中，由于工作量比较大，有必要的话可以安排多名员工同时或者轮番进行作业，通过这种方式来减轻员工工作量，并且还能够在很大程度上保证三维激光扫描仪工作的质量以及效率。除此之外，不同的项目对三维激光扫描仪工作具有不同的需求以及要求，如果需要绝对坐标，就要在三维激光扫描仪的基础之上搭配全站仪进行测量工作，应用全站仪对整个矿区内的绝对坐标进行导入之后，就可以对整个矿区形成一个三维立体坐标模型，这可以用于日常项目工程的设计过程中，使设计数据更加准确、效果更加直观。

3.4 全站仪传递绝对三维坐标

在矿产区已知点之上假设全站仪之前，首先要利用三维激光扫描仪的测距模式对三维激光扫描仪下放的承重井口位置的三维坐标进行扫描，其次要做的就是对下放三维激光扫描仪的稳绳的三维坐标进行扫描，之后将已经扫描到下放三维激光扫描仪井口的稳绳、承重绳的坐标位置导入进行转化，最后将相应的信息数据保存到云盘中，并且在此过程中需要注意的是，要将信息数据转换成各种文件格式，以便于后续软件的处理。

4 结束语

总而言之，在矿产地区的生产以及建设过程中应用三维激光扫描仪技术对高溜井以及整个矿产作业进行测量，并且还能够构建出具有高精密度三维模型，从而使相关工作人员能够更加精准的获取到矿产内部的各种数据以及信息。与以往传统的测量方式相比，利用三维激光扫描仪进行矿产信息以及数据的收集，能够在很大程度上提升矿产信息数据收集的速度以及质量，与此同时，还能够为井下作业的工作人员提供安全保障，从而体现并且发挥出三维激光扫描仪技术的意义与最大价值。