[發(fā)明專(zhuān)利]一種煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010982154.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112282847B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑜;王利欣;孔凡平;胡成軍;李波;杜暢;步子豪;劉冰玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中煤（天津）地下工程智能研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21F17/18
• 分類(lèi)號(hào): E21F17/18;E21F17/00;G06T17/05
• 代理公司: 北京化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發(fā)明提供一種煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，所述煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括三維激光掃描裝置、輔助系統(tǒng)、三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)分析軟件以及井下三維立體管理監(jiān)控平臺(tái)，所述煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法為：控制點(diǎn)布置；利用三維激光掃描裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；利用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明能夠適應(yīng)巷道環(huán)境，快速采巷道三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以更加智能化，全面化的手段實(shí)現(xiàn)井工礦巷道形變分析，同時(shí)將兩期的巷道三維模型數(shù)據(jù)至于同一坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行對(duì)比，得到在監(jiān)測(cè)周期內(nèi)巷道的形變量，并通過(guò)三維立體管理監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模三維數(shù)據(jù)的加載及圖形渲染技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)管理、信息檢索能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，煤礦井下形變監(jiān)測(cè)方式采用頂板離層儀方式和拉尺測(cè)量，在巷道內(nèi)每隔50m取一個(gè)斷面，在斷面上設(shè)置四個(gè)點(diǎn)，測(cè)量?jī)蓭忘c(diǎn)以及頂?shù)装妩c(diǎn)的距離，將不同時(shí)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到其變形量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某段區(qū)域變形量較大時(shí)，再對(duì)其進(jìn)行加密處理，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制兩幫和頂板的收斂量即收斂速率隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，通過(guò)分析得到巷道變形的規(guī)律。該方式不能實(shí)現(xiàn)對(duì)全巷道變形連續(xù)監(jiān)測(cè)，存在著數(shù)據(jù)傳遞不實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)采集不全面、數(shù)據(jù)形式不直觀(guān)，精度差等問(wèn)題，同時(shí)測(cè)量人員勞動(dòng)量較大，變形監(jiān)測(cè)的效率低，缺少精準(zhǔn)分析和比對(duì)功能。

現(xiàn)有礦井生產(chǎn)管理建立在基于A(yíng)utoCAD的二維數(shù)據(jù)，已不能滿(mǎn)足面向生產(chǎn)的透明化、精細(xì)化管理的要求，且現(xiàn)有BIM等三維建模技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)快速、高效建模。

因此，需要一種煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法，打破信息孤島，將各類(lèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)有效融合，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型數(shù)據(jù)應(yīng)用，將有效提升煤礦管理水平。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法，所述煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括三維激光掃描裝置、輔助系統(tǒng)、三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)分析軟件以及井下三維立體管理監(jiān)控平臺(tái)，所述煤礦井下巷道形變監(jiān)測(cè)方法為：

S1：控制點(diǎn)布置：根據(jù)成果精度要求，分別按照一定的監(jiān)測(cè)周期進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，每次數(shù)據(jù)采集之前，需要在測(cè)區(qū)環(huán)境內(nèi)，選擇合適位置，使用井下定位技術(shù)，在測(cè)區(qū)設(shè)置一些控制點(diǎn)；

S2：數(shù)據(jù)采集：設(shè)置完控制點(diǎn)后，選擇合適位置設(shè)置測(cè)站，按照設(shè)站規(guī)劃將設(shè)站網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)布置，爭(zhēng)取以最小的設(shè)站數(shù)量獲得最大的覆蓋面積，減小拼接次數(shù)，重點(diǎn)掃描區(qū)域應(yīng)先用三維激光掃描裝置預(yù)覽掃描后局部提高分辨率與質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行精掃，并對(duì)每一個(gè)單站都進(jìn)行依次掃描，直至外業(yè)采集工作完畢；

S3：數(shù)據(jù)處理：利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件將三維激光掃描裝置中存儲(chǔ)的原始文件導(dǎo)入，轉(zhuǎn)換成三維數(shù)據(jù)，由于掃描的數(shù)據(jù)都是以多組的形式單獨(dú)存在，相互位置關(guān)系不確定，因此利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件將單站的數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)相對(duì)關(guān)系正確的掃描整體，掃描整體配準(zhǔn)完畢之后，需要將測(cè)區(qū)內(nèi)有用點(diǎn)進(jìn)行保留，測(cè)區(qū)外部的無(wú)用點(diǎn)進(jìn)行清除，得到一個(gè)有用的干凈的點(diǎn)云后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為通用格式輸出，為下一步數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備；

S4：數(shù)據(jù)分析：將處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)分析軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，取其中兩期數(shù)據(jù)生成高精度巷道三角網(wǎng)模型，同時(shí)置于同一坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行對(duì)比分析，可以精確得到巷道的變形量，也可以單獨(dú)截取某個(gè)巷道截面，進(jìn)行二維截面對(duì)比，并將對(duì)比結(jié)果輸送至三維立體管理監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理。

優(yōu)選的，所述每一個(gè)單站都進(jìn)行依次掃描，每站掃描完畢后都需要查看掃描結(jié)果是否正常，參考標(biāo)靶球或者棱鏡是否在測(cè)量范圍之內(nèi)，是否有過(guò)往的行人或車(chē)輛遮擋被測(cè)區(qū)域。

優(yōu)選的，所述掃描整體在拼接時(shí)，還要與當(dāng)?shù)氐V區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng)相匹配。

優(yōu)選的，所述兩期數(shù)據(jù)對(duì)比是指本次獲取的數(shù)據(jù)和上一次獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

優(yōu)選的，所述三維激光掃描裝置能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦井下巷道的形變監(jiān)測(cè)，并可實(shí)現(xiàn)井下巷道精準(zhǔn)建模。