CN112348288A - 一种采空区检测与稳定性分析方法 - Google Patents

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刘冬生
崔世祥
徐洲
贾俊杰
杜红可
王伟力
温铭坤
刘超群
秦士臻
李德朋
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Abstract

一种采空区检测与稳定性分析方法，涉及一种采空区稳定性分析方法，具体操作步骤如下：利用伸缩杆将三维激光扫描仪送入采空区内部进行扫描成像，形成采空区空间的三维模型；对采空区内部岩壁的结构面数据进行精细探测，获取岩壁结构面的数量、密度、产状、结构面宽度、充填特征数据信息，分析识别矿岩体内部结构面类型，将以上信息反映在三维模型上；采空区三维模型成立后立即进行扫描和信息采集，之后每隔一个月进行一次数据采集；对采空区三维模型的不同时间段形态对比及岩壁地质信息的综合分析；本发明通过不同时段的采空区形态变化来对采空区稳定性进行分析，为矿山安全生产、后期的采空区治理及应急避险提供准确的依据。

Description

一种采空区检测与稳定性分析方法
技术领域
本发明涉及一种采空区稳定性分析方法，尤其是涉及一种采空区检测与稳定性分析方法。
背景技术
公知的，地下矿山采矿活动中形成较多采空区，采空区形成后随着时间不断推移采空区形态会产生变化，而采空区的形态监测及稳定性分析是防止采空区安全隐患产生的重要工作；目前常用的采空区稳定性分析采用超声波法、脉冲法和地震法来对地压观测，在生产矿山的采空区监测时位于采矿活动频繁的地点数据采集容易受到影响，导致监测结果数值不稳定，同时存在地压预警时间短的缺点。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种采空区检测与稳定性分析方法。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种采空区检测与稳定性分析方法，具体操作步骤如下：
（1）、在采空区周围布置伸缩杆，三维激光扫描仪固定在伸缩杆上，利用伸缩杆将三维激光扫描仪送入采空区内部进行扫描成像，形成采空区空间的三维模型；
（2）、通过三维激光扫描仪，对采空区内部岩壁的结构面数据进行精细探测，获取岩壁结构面的数量、密度、产状、结构面宽度、充填特征数据信息，分析识别矿岩体内部结构面类型，将以上信息反映在三维模型上；
（3）、采空区三维模型成立后立即进行扫描和信息采集，之后每隔一个月进行一次数据采集；随着采空区形成时间不断推移和采空区形态及变化频繁情况可适当的缩短监测周期；
（4）、对采空区三维模型的不同时间段形态对比及岩壁地质信息的综合分析，具体分析步骤如下：
a、对比相邻两次采空区三维模型形态是否有较大变化，没有变化或者变化不大推定为稳定采空区；
b、对比相邻两次采空区三维模型有较大变化，对照模型及采空区内部扫描图像分析塌方引起原因，是否为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响；
c、在连续观测周期内有持续塌方现象则确定为持续观察点，缩短观察周期；在连续观测周期内局部垮塌为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响，且为因素影响范围内的，推定为稳定采空区；
d、在连续观测周期内有持续塌方现象，但在连续观察周期内有塌方量缩小趋势则为稳定采空区，若塌方量连续为增加趋势则为不稳定采空区；
e、对稳定采空区减少数据采集频次，对不稳定采空区发出预警，制定后续措施及方案。
所述的采空区检测与稳定性分析方法，每次采空区扫描成像建立三维模型的次数均为两次以上。
所述的采空区检测与稳定性分析方法，三维激光扫描仪通过信号线与外部计算机连接。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的采空区检测与稳定性分析方法，通过利用三维激光扫描仪送入采空区内部进行扫描成像，根据采空区模型的前后形态变化，结合采空区岩壁断层、软弱层面、原生界面和构造裂隙的情况进行综合分析，确定采空区形态变化产生的原因及采空区应力集中部位，为矿山安全生产和空区处理提供有效资料；本发明通过不同时段的采空区形态变化来对采空区稳定性进行分析，为矿山安全生产、后期的采空区治理及应急避险提供准确的依据。
附图说明
图1是本发明分析方法的流程示意图。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1所述的采空区检测与稳定性分析方法，具体操作步骤如下：
（1）、在采空区周围布置伸缩杆，三维激光扫描仪固定在伸缩杆上，利用伸缩杆将三维激光扫描仪送入采空区内部进行扫描成像，形成采空区空间的三维模型；
（2）、通过三维激光扫描仪，对采空区内部岩壁的结构面数据进行精细探测，获取岩壁结构面的数量、密度、产状、结构面宽度、充填特征数据信息，分析识别矿岩体内部结构面类型，将以上信息反映在三维模型上；
（3）、采空区三维模型成立后立即进行扫描和信息采集，之后每隔一个月进行一次数据采集；随着采空区形成时间不断推移和采空区形态及变化频繁情况可适当的缩短监测周期；
（4）、对采空区三维模型的不同时间段形态对比及岩壁地质信息的综合分析，具体分析步骤如下：
a、对比相邻两次采空区三维模型形态是否有较大变化，没有变化或者变化不大推定为稳定采空区；
b、对比相邻两次采空区三维模型有较大变化，对照模型及采空区内部扫描图像分析塌方引起原因，是否为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响；
c、在连续观测周期内有持续塌方现象则确定为持续观察点，缩短观察周期；在连续观测周期内局部垮塌为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响，且为因素影响范围内的，推定为稳定采空区；
d、在连续观测周期内有持续塌方现象，但在连续观察周期内有塌方量缩小趋势则为稳定采空区，若塌方量连续为增加趋势则为不稳定采空区；
e、对稳定采空区减少数据采集频次，对不稳定采空区发出预警，制定后续措施及方案。
所述的采空区检测与稳定性分析方法，每次采空区扫描成像建立三维模型的次数均为两次以上。
所述的采空区检测与稳定性分析方法，三维激光扫描仪通过信号线与外部计算机连接。
实施本发明所述的采空区检测与稳定性分析方法，在使用时，利用伸缩杆将三维激光扫描仪送入采空区内部进行扫描成像，形成采空区空间的三维模型，三维模型显示在外部计算机屏幕上，并对采空区内部岩壁的结构面数据进行精细探测，获取岩壁结构面的数量、密度、产状、结构面宽度、充填特征数据信息，分析识别矿岩体内部结构面类型，将以上信息反映在计算机上的三维模型上；结构面类型为断层、软弱层面、原生界面和构造裂隙；采空区三维模型成立后立即进行两次以上的扫描和信息采集，之后每隔一个月进行一次数据采集，每次数据采集均扫描两次以上；随着采空区形成时间不断推移和采空区形态及变化频繁情况可适当的缩短监测周期；
根据采空区模型的前后形态变化，结合采空区岩壁断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙、塌方部位集中程度的情况进行综合分析，确定采空区形态变化产生的原因及采空区应力集中部位，对采空区三维模型的不同时间段形态对比及岩壁地质信息的综合分析，具体分析步骤如下：
a、对比相邻两次采空区三维模型形态是否有较大变化，没有变化或者变化不大推定为稳定采空区；b、对比相邻两次采空区三维模型有较大变化，对照模型及采空区内部扫描图像分析塌方引起原因，是否为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响；c、在连续观测周期内有持续塌方现象则确定为持续观察点，缩短观察周期；在连续观测周期内局部垮塌为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响，且为因素影响范围内的，推定为稳定采空区；d、在连续观测周期内有持续塌方现象，但在连续观察周期内有塌方量缩小趋势则为稳定采空区，若塌方量连续为增加趋势则为不稳定采空区；e、对稳定采空区减少数据采集频次，对不稳定采空区发出预警，制定后续措施及方案。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (3)

1.一种采空区检测与稳定性分析方法，其特征是：具体操作步骤如下：
（1）、在采空区周围布置伸缩杆，三维激光扫描仪固定在伸缩杆上，利用伸缩杆将三维激光扫描仪送入采空区内部进行扫描成像，形成采空区空间的三维模型；
（2）、通过三维激光扫描仪，对采空区内部岩壁的结构面数据进行精细探测，获取岩壁结构面的数量、密度、产状、结构面宽度、充填特征数据信息，分析识别矿岩体内部结构面类型，将以上信息反映在三维模型上；
（3）、采空区三维模型成立后立即进行扫描和信息采集，之后每隔一个月进行一次数据采集；随着采空区形成时间不断推移和采空区形态及变化频繁情况可适当的缩短监测周期；
（4）、对采空区三维模型的不同时间段形态对比及岩壁地质信息的综合分析，具体分析步骤如下：
a、对比相邻两次采空区三维模型形态是否有较大变化，没有变化或者变化不大推定为稳定采空区；
b、对比相邻两次采空区三维模型有较大变化，对照模型及采空区内部扫描图像分析塌方引起原因，是否为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响；
c、在连续观测周期内有持续塌方现象则确定为持续观察点，缩短观察周期；在连续观测周期内局部垮塌为断层、软弱层面、原生界面、构造裂隙因素影响，且为因素影响范围内的，推定为稳定采空区；
d、在连续观测周期内有持续塌方现象，但在连续观察周期内有塌方量缩小趋势则为稳定采空区，若塌方量连续为增加趋势则为不稳定采空区；
e、对稳定采空区减少数据采集频次，对不稳定采空区发出预警，制定后续措施及方案。
2.根据权利要求1所述的采空区检测与稳定性分析方法，其特征是：每次采空区扫描成像建立三维模型的次数均为两次以上。
3.根据权利要求1所述的采空区检测与稳定性分析方法，其特征是：三维激光扫描仪通过信号线与外部计算机连接。
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