基于激光点云的巷道变形监测及支护研究

郭良林，周大伟，张德民，周宝慧

（1.中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州221116；2.中国矿业大学 江苏省资源环境信息工程重点实验室，江苏 徐州221116；3.新能矿业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯017000）

煤矿是我国开采最普遍的矿山，煤矿开采过程中，巷道冒顶、片帮时有发生[1]。因此有效准确监测巷道变形具有十分重要的意义。常规监测手段仅能够提供变形体的变形状态和一定变形范围，不能获取巷道整体位移场，且工作量大、作业时间长[2]。

三维激光扫描又被称为实景复制技术，具有快速、海量、自动化的技术特点。隧道监测方面，众多学者[3-9]将三维激光扫描应用于隧道形变监测领域,提出点云快速切片、拟合断面中心等方法得出隧道断面的偏移量；Oparin VN 等[10]利用三维激光扫描根据不同时刻观测数据，确定了隧道衬砌未标记点的位移和隧道围岩及拱的变形。巷道监测方面，Kajzar V[11-12]等介绍了脉冲扫描器LeicaC10 在矿山巷道中的应用现状，证实了使用这项技术的可能性，并采用三维激光扫描仪对奥斯特拉瓦-卡维纳煤田的煤矿巷道和煤柱稳定性进行了室内和煤柱面板试验监测，得出围岩和顶底板的移动情况和煤柱的稳定性；刘晓阳[13]等通过采用三维激光扫描的方法对巷道顶板稳定性进行监测, 得出三维激光扫描技术在巷道顶板稳定性监测中的可行性；江权等[14]在研究金川二矿深部岩体大变形时结合三维激光扫描技术来获取巷道点云并建模，验证了深部巷道表面的变形特点以及破坏方式的新特征。……