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1、基金項(xiàng)目:廣東省安全生產(chǎn)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(201091)作者簡介:崔曉榮(1980),男,博士,爆破工程師,工程力學(xué)專業(yè),主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代爆炸技術(shù)與安全工程。采空區(qū)的三維掃描探測及其在露天礦山中的應(yīng)用采空區(qū)的三維掃描探測及其在露天礦山中的應(yīng)用崔曉榮1陸華2葉圖強(qiáng)1陳晶晶1(1、廣東宏大爆破股份有限公司廣州510623,2、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)北京100083)摘要摘要:在通過地質(zhì)鉆和潛孔鉆對(duì)采空區(qū)進(jìn)行鉆探的基礎(chǔ)上,利用鉆通采空區(qū)的空區(qū)探孔
2、,下放空區(qū)三維激光掃描儀對(duì)空區(qū)進(jìn)行掃描獲得空區(qū)形狀、方位、埋深等參數(shù),為后續(xù)空區(qū)處理提供準(zhǔn)確資料。實(shí)踐證明,該方法無論對(duì)現(xiàn)有礦山規(guī)模的正常生產(chǎn),還是后續(xù)銅硫大開發(fā)項(xiàng)目的基建工程和正式運(yùn)營均大有裨益,創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)了大寶山礦的危機(jī)礦山轉(zhuǎn)型。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:露天多金屬礦;危機(jī)礦山;采空區(qū);空區(qū)自動(dòng)掃描系統(tǒng)SurveyofUndergroundMinedoutAreasby3DAutoscanningLaserSysteminO
3、penMineCuiXiaong1LuHua2YeTuqiang1ChenJingjing1(1.GuangdongHongdaBlastingCoLtdGuangzhou510623China)(2.ChinaUniversityofMiningCrisismineUndergroundminedoutareaCavityautoscanninglasersystem1引言廣東省大寶山礦系多金屬礦山,按照其早期的規(guī)劃,礦區(qū)鐵、銅、鉛鋅
4、、硫主要以大型露天的形式開采,露天開采結(jié)束后再轉(zhuǎn)入井下開采[1~3]。上個(gè)世紀(jì)八十年代,周邊民采對(duì)井下銅硫鉛鋅資源進(jìn)行了掠奪式開采,其采出礦量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出大寶山礦井下采礦量;為了保護(hù)礦產(chǎn)資源,大寶山礦于1997年中止采場北部銅露天采區(qū)的作業(yè),轉(zhuǎn)入井下開采,形成南部露天鐵礦采區(qū)與井下銅硫鉛鋅采區(qū)聯(lián)合開采的格局。因無序的農(nóng)民井下開采偷礦,導(dǎo)致2004年發(fā)生三次大塌方,井下生產(chǎn)安全受到重大威脅;為此,大寶山礦區(qū)地下開采于2005年8月15日停產(chǎn)整
5、頓,進(jìn)行系列的采空區(qū)研究和治理。復(fù)工后,逼迫停止井下開采進(jìn)行單一的露天開采,但井下的民采仍然很猖獗。目前,隨著露天開采層面的下降,采空區(qū)的安全隱患越來越大,采空區(qū)施工安全意義重大:(1)扭轉(zhuǎn)目前采礦難以持續(xù)的局面,平穩(wěn)向“330萬ta銅硫礦大開發(fā)項(xiàng)目”過渡并為之注入一定量的啟動(dòng)資金;(2)是大開發(fā)項(xiàng)目近40年采礦生命周期正常生產(chǎn)運(yùn)營的保障,是國家環(huán)評(píng)、采礦證申請(qǐng)、上級(jí)部門投資和銀行融資等工作的決策依據(jù)??紤]到有色金屬礦井下開采轉(zhuǎn)露天開采
6、進(jìn)行礦產(chǎn)資源回收的歷史不長,水文地質(zhì)條件復(fù)雜,很多研究還不充分,現(xiàn)場總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)還不全面[3~6],所以工作過程中不斷總結(jié)和完善,摸索出一套相對(duì)完善的采空區(qū)鉆探與掃描的方法,并成功應(yīng)用到該危機(jī)礦山采礦施工中。3(1)連接探頭將主電纜線連接探頭的一端,從加長件的鉆孔延伸桿連接頭處穿入、從連接銷端穿出,連接到探頭上。(2)連接加長件和CALS探頭將加長件連接到CALS探頭上,具體操作為:對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)連接銷,加上覆蓋部分,然后緊固兩個(gè)黃銅緊固螺
7、母(一個(gè)在加長件上,另一個(gè)在探頭上),即可將加長件連接到CALS探頭上(見圖2)。圖2CALS探頭連接探頭連接Fig.2ConnectionofCALSdetect(3)連接地面裝置接下來將主電纜線的另一端連接到地面裝置上。該地面裝置的左側(cè)有三個(gè)連接到所附電纜的端口,它們的用途分別為:直接連接到CALS探頭的主數(shù)據(jù)傳輸和電源電纜,連接到運(yùn)行CALS控制軟件的筆記本電腦的以太網(wǎng)電纜(亦可采用無線通訊的方式)和用于內(nèi)部電池充電或連接外部電源
8、的電源連接。(4)向系統(tǒng)供電完成上述1~3步后便可向系統(tǒng)供電,CALS可從地面裝置的內(nèi)部電池組、外部直流電源或交流電源獲取電能。連接完系統(tǒng)元件后,打開地面裝置的電源開關(guān),探頭就會(huì)通過旋轉(zhuǎn)掃描頭來記錄編碼器零點(diǎn)標(biāo)志的方式進(jìn)行初始化。在這一開始階段應(yīng)確保探頭的水平和垂直軸能夠自由旋轉(zhuǎn),從而避免外界對(duì)掃描頭的水平樞軸和垂直樞軸產(chǎn)生過大的張力而損壞儀器。(5)配置鉆孔跟蹤桿鉆孔跟蹤桿的間距為一米,裝于相應(yīng)的鉆孔跟蹤桿架中。玻璃纖維材料的鉆孔跟蹤
9、桿的設(shè)計(jì)具有較好的靈活可動(dòng)性,探桿之間的鉸鏈保證了探頭不會(huì)從其原始位置發(fā)生橫向扭曲,從而能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供精確、穩(wěn)定的方位角。(6)鉆孔跟蹤用網(wǎng)線(黃色)將地面裝置和筆記本電腦連在一起,一旦網(wǎng)絡(luò)得到確認(rèn),即可啟動(dòng)CALS控制軟件。鉆孔跟蹤時(shí)需要預(yù)先測量或者設(shè)定探孔孔位及三維掃描儀的方位角(用于采空區(qū)的定位),鉆孔口坐標(biāo)及探桿架方位角(ProbeAzimuth)確定并輸入以后,下放探頭(如圖3所示),同時(shí)可通過視頻輸出窗口查看探孔周邊情況(如
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