三维激光扫描测量技术在智慧矿山中应用

李建洪，王文凯，张得龙

（西部矿业股份有限公司锡铁山分公司，青海 海西 816203）

在科学技术高速的发展背景下，三维激光扫描技术也获得了极大地发展，该技术的发展与应用对测绘工作起到了巨大的推动作用。该技术功能非常强大，能够开展实景复杂扫描，而且测量过程中不需要与测量对象进行接触，能够针对被测物体开展高速的扫描测量，获得精准而又丰富的点云数据。并在三维重构基础上对矿山的实际开采状况进行再现，测量成果可导入三维矿业软件，为生产计划的调整和储量动态管理提供高精度原始数据，提高了矿山技术管理水平。同时，极大地推动了智慧矿山的发展[1]。为此对智慧矿山中该技术的应用进行分析探讨，以供参考。

1 智慧矿山建设中三维激光扫描技术的应用优势分析

为了实现矿上建设智慧化，加强矿上数字化建设更加凸显出起重要性，这就需要获得精准而又丰富的矿山信息，在此基础上建立三维矿山模型，才能推动智慧矿山建设的发展。三维激光扫描技术的应用测地打破了传统测量手段的弊端，可以开展矿山实景复制测量，不仅具有非常高的测量精度，而且大大提升了测量效率，获得的信息也非常的全面，并且能够进行动态实时的测量，具有非常高的自动化水平，这对智慧矿山建设而言是非常重要的，为其建设提供了很好的技术支撑[2]。现在该技术在智慧矿山建设中的一个用主要体现在下面几个方面：①通过该技术能够将矿山的地形情况、建筑物和采场情况与采矿巷道和相关管线以及设备使用、尾矿库等信息进行扫描，并输入计算机，进行数据转换，便于开展相关数据的统计分析与浏览，进行数字矿山建设，为矿山的精细化管理提供支持。②在该技术的应用下，能够全面的获取三维激光点云数据，对智慧矿山模型的建立提供支撑，重现虚拟矿山，通过该模型进行金矿实体信息与巷道三维模型的建立，达到只管设计三维立体的效果。③空区数据的获取更加的精准与高效，便于单个空区三位形态的获取，同时对需要的体积、面积以及距离等信息进行任意的量取，科学的分析和判断现状与治理情况，更好的保障矿山安全。

2 三维激光扫描技术应用与方向

（1）三维立体化矿区管理。通过该技术的应用来获取矿区的点云数据，并在矿山专业三维软件中进行输入，通过有效的筛选以及整理之后，能够在软件自动功能下生成三维空间实景信息，进而为矿山的数字化管理提供参考，实现智慧矿山的建设。

（2）地下三维立体化管理。与地表相比，矿山地下的情况是变化非常快的，如进行巷道掘进以及采空区和充填区，还有安装井下施工设备等情况，都会在矿山采矿作业的进程中产生快速的变化。所以对于井下三维数据的及时获取具有非常重要的意义。而通过三维激光扫描技术的应用，能够将巷道中的各种信息完整的记录下来，同时在巷道表面进行高清晰照片的附着，能够进行缩小和放大等，这为相关技术人员的编录提供了良好的基础，使过去手工素描记录的方式得到了全面代替，并精准的记录下各种断层与细小的纹理。在巷道壁上附着巷道刻槽化验数据，与巷道探矿实际和钻孔情况以及工业品位等信息，在确定的地质推算公式下，便可将矿体边界情况进行智能计算，对矿体准确圈定，并对各个矿块的金属品位与金属量进行计算。建立井下巷道机械设备与相关设施模型，通过数据通讯，不但能对设备信息进行查看，而且还能实时的了解设备运行参数与状态，提升设备的智能化维护效果。在巷道模型前提之下，实现了公司人员的虚拟定位现实，对工人的工作情况进行真实重现，同时也可对工人的工作轨迹进行巷道外观看。巷道三维模型的精准性，为地面操作凿岩机以及铲运机提供了有力支撑，推进了井下无人开采与智能化开采的效果，有效控制和降低井下作业人员的数量，大大提升矿山生产的安全性。将安全检测设备嵌入到巷道模型之中的具体位置，当有异常在此位置出现时，便可引发异常的监测信息，通过高亮报警，在模型中显示，提升三维可视化安全监测。如通过三维立体直观展示一氧化碳超标情况，并对员工进行有效的安全培训，增进员工对此方面的认识，增强员工的培训实效。在可视化的巷道三维展示下，能够大大提升矿山的安全管理水平。

（3）变形在线监测。由于物体变形造成的矿山灾害有很多，如空场冒顶以及地压变形和采空区塌陷以及山体滑坡等所以学要针对这些物体进行连续检测。而三维激光扫描技术能够实时动态的对物体进行连续在线检测，同时可以更具报警值迅速地进行警报信息的发出，通过电脑便可准确的定位报警位置与报警值，为相关应急预案的开展提供参考。而三维激光扫描技术不仅能够对监测物开展快速的监测，而且提供的数据非常丰富，能够在监测物表面点云数据全面获取的前提下，建立每一幅的数据模型，同时能够将这些模型进行有效的叠加，不但能将部分变化的模型显示出来，而且还能针对变形情况对其体积进行计算或开展多种模拟计算，对矿山生产提供指导。

3 结语

在矿山测量过程中三维激光扫描技术发挥着巨大的作用，通过该技术手段的应用，为智慧矿山建设提供了良好的技术支撑，相较于传统的测量手段，其应用优势更加的明显，具有非常广泛的测量范围，能够针对滑坡、冒顶以及塌方等问题开展测量，也可对采场和航道等阴暗潮湿的区域进行测量。同时，其自动化水平非常的高，给予无线网络，能够自动的采集三维信息，大大降低了人工的干扰。并且三维激光扫描技术，能够达到仿真技术的效果，通过在三维软件中导入点云数据，便可将矿山采矿的整体情况展现出来，虚拟实景展示，有一种亲临其境的效果。最后该技术的信息量非常大的，空间表面的裂隙、悬挂物等丰富的信息，能够达到传统测量手段难以实现的效果样式。在现代高速的时代发展背景下，三维激光扫描技术也会突飞猛进，呈现出良好的发展态势，其应用前景也会越来越广阔。