溜井三维测量及保养新技术.pptx

内容溜井现状及面临的主要问题溜井三维激光测量技术 溜井喷浆机器人技术 工程案例及总结溜井基本概念v连接两个或几个阶段作为溜放矿岩的井筒，是溜放矿石井筒的简称，是金属矿山中运输的重要形式；v溜井放矿必须具备：服务年限内正常连续生产，需要溜井的位置合理、使用管理规范、定期的维修保养！v溜井按用途分：采场溜井、主溜井；v溜井按角度分：垂直溜井、斜溜井；v溜井按结构形式分：单段式、捣段式、分段控制式、溜槽溜井；单段溜井的特点v结构简单；v施工方便；v管理方便；v放矿冲击力大；v矿石易碎；v井壁受冲击大、磨损较大；主溜井磨损原因v矿岩的软弱面及断层破碎带节理等结构面的影响是溜井破坏的主要原因之一，井巷工程中主溜井属于开拓工程，要求设计在开采范围之外的稳固的围岩中，但由于各矿山工程地质条件不同，地质构造和节理发育等原因，在放矿过程中井壁介质在受到矿岩冲击情况下，所承受的载荷超过其屈服强度就产生破坏，特别是一些节理发育和有构造面的井壁；主溜井磨损原因v对围岩成块状坚固密实（如原生的火沉岩）时在矿石冲击下，井壁只产生少许磨损不致破坏，但对于一些节理裂隙发育，在其软弱结构面内不均匀夹杂着蚀变岩石时，这些结构面也会把坚固的岩石分割的支离破碎，当有冲击载荷时，易由局部塌落发展成大规模塌方，造 成“多米诺骨牌”式连锁反应；主溜井磨损原因v主溜井在使用过程中由于管理等原因造成大块卡斗或由于设计井径小、矿石含泥造成结拱现象需要进行爆破处理，爆破冲击波和振动对主溜井井壁产生塑性变形，造成井壁破坏并出现大块冒落，最后形 成恶性循环。主溜定期检测保养的必要性v为了保障矿山安全生产，需要定期对溜井进行保养和维护。目前由于缺乏有效检测溜井运行状况的设备，只能通过起吊装置将工人吊起沿着溜井井壁进行检查，整个检查的工作量大，且难以保证工人的安全。为了降低检测成本、解除工人的作业风险，采用三维激光手段对溜井进行三维精确测量是一种非常有效的手段。溜井三维激光测量技术v三维激光测量技术v三维激光采空区测量系统是一种基于激光的三维空区精密探测系统，通过可旋转并集成有激光测距仪的扫描头来实现对空区的探测。扫描头作360度旋转并收集距离和角度参数，每完成一个圆周的扫描后，扫描头将按预先设定的参数自动抬高一定角度进行连续循环扫描直至完成全部扫描工作。三维激光扫描原理溜井三维激光测量技术溜井三维激光测量技术三维激光测量原理 CALS是世界上第一款能通过地上钻孔对地下空间进行扫描的装置。该项技术已在很多条件恶劣的地下测量实践中得到了验证，并在全世界得到了广泛使用。新近重新设计的地下激光自动扫描系统更可靠、更快、更易于控制、更完善。钻孔式三维激光扫描仪地面单元C-ALS组成电缆线电脑C-ALS整体图碳纤维杆探头钻孔式三维激光扫描仪C-ALS的现场成套系统示意图钻孔式三维激光扫描仪C-ALS扫描探头结构图 钻孔式三维激光扫描仪C-ALS钻孔式三维激光扫描仪扫描仪直径50mm一级绝对安全激光150 米的探测距离最深探测300的深度1cm 的分辨率5cm 的探测精度自带罗盘，省去测量方位的工作360全方位扫描，没有任何死角集成摄相机防水防尘等级IP67钻孔式三维激光扫描仪地下空间测量准备延伸探测器钻孔式三维激光扫描仪地下空间、洞穴测量钻孔式三维激光扫描仪定位孔口坐标和方位角 孔口坐标及方位角的测量，定义了测量数据的基本位置，对于整体数据的定位起着重要的作用。钻孔式三维激光扫描仪地上凿洞测量地下不可进入空区钻孔式三维激光扫描仪放矿溜井测量溜井测量钻孔式三维激光扫描仪 定向杆的结构保证了它可以使C-ALS的探头沿钻孔下放时保证方位角恒定。C-ALS定向杆结构图 钻孔式三维激光扫描仪 C-ALS扫描方式钻孔式三维激光扫描仪 C-ALS扫描采空区工作原理水平扫描垂直扫描钻孔式三维激光扫描仪 自从1991年，美国STI公司就专注于研究远程遥控混凝土喷浆技术，用于地下溜井及其他构筑物的喷浆支护。喷浆机器人适合的溜井直径为2-10米，深度达500米。目前美国STI公司喷浆机器人已经广泛应用在世界范围内的多家矿山，取得显著的效果。溜井喷浆机器人技术溜井喷浆机器人技术溜井喷浆机器人技术溜井喷浆机器人技术溜井喷浆机器人技术溜井喷浆机器人技术溜井喷浆机器人技术江西某铜矿v项目时间：2012年6月25日至2012年6月28日v项目委托方：江西某铜矿v项目对象：江西某铜矿1#主溜井v项目实施单位：江西某铜矿 北京咏归科技有限公司工程案例v项目背景：江西某铜矿1#主溜井由于使用时间较长，在大量的矿石坠落碰撞以及自然地风华和水的侵蚀下，井壁的坍塌程度十分严重。为修复井壁严重坍塌的1#主溜井，矿方需预知溜井坍塌体积以便进行工程预算。由于坍塌溜井危险系数高，人员难以进入，故委托我们公司利用空腔三维激光扫描仪C-ALS对1#主溜井进行三维扫描。江西某铜矿工程案例江西某铜矿v项目方案：项目针对1#主溜井（-210 m至-490m）进行三维测量，共分4站，8次测量。溜井井口（-210m）为一站，进行5次测量，三个中段各进行1次测量。工程案例溜井井口项目实施方案：1.井口架设施工平台，设备顺孔垂直下放至溜井内部。2.分别下放至-220m、-240m、-260m、-280m、-300m处进行测量。3.3.扫描布长增量设为3度，每一站的平均扫描时间为15分钟。江西某铜矿工程案例 安全远距离电脑控制操作 将测量设备放入到溜井中工程案例溜井中段项目实施方案：1.-310m、-360m、-460m三个中段分别采用水平放置的方式进行测量；2.将C-ALS探头沿开口水平处深入到溜井内部；3.保持近水平，连接碳素杆保持探头稳定。扫描布长增量设为0.5度确保数据精确。工程案例v下图为1#主溜井建模模型，通过模型可以直观的看到溜井坍塌的具体情况，可以计算出模型整体的体积。二、江西某铜矿工程案例v左图为坍塌溜井与设计溜井对比图。v测得溜井实际体积为39182.1m。v溜井设计体积为3604.7m。v溜井实际坍塌体积为35577.4m。江西某铜矿工程案例v溜井的模型通过切片处理可以得到任意高度下的断面图。右图为-220m和-350m位置的断面图。溜井在-220m位置的坍塌程度较小，在 -350m位置的坍塌程度较大，局部直径可达30米。江西某铜矿工程案例标注图断面图江西某铜矿工程案例 案例总结：v扫描的原始数据可以计算任意的距离，每个数据点的具体坐标，可以观察到空间的具体形态，对于本次项目来说，原始数据可以说明溜井坍塌的严重程度及坍塌的具体位置。v通过扫描数据的后期处理，对三维点云进行建模，可以得到以下结果：1#主溜井的三维模型，溜井的体积，溜井的表面积，溜井断面图，溜井断面的面积等等。通过后期处理的数据与溜井设计数据比较，确定1#主溜井坍塌体积，坍塌趋势。江西某铜矿工程案例某铁矿项目参数目的：精确测量溜井垮塌和片帮情况溜井直径：6m设备：C-ALS配置：205m标准配置，部分使用定向杆。工程案例地下现场测量定位工程案例下放扫描仪测量露天主溜井延长杆测量工程案例露天主溜井绳索悬挂测量v在矿山生产中，溜井井筒磨损不可避免，对井筒进行定期三维测量，可直观了解溜井内部片帮、坍塌情况，并分析其继续发生片帮、坍塌的趋势，可为溜井井筒的维护管理及支护加固提供设计施工依据！v三维激光测量技术是测量领域的又一次革命，它测量速度快、精度高，能够全面掌握溜井的内部情况！v能够掌握溜井磨损变形准确数据，深入分析溜井井筒频繁发生滞留及堵塞的根本原因，进一步评估溜井井筒的安全运行状况，研究制订溜井维护、维修的措施和方案！v溜井喷浆机器人具有喷射强度大、施工方便等特点，因为采用了远程遥控技术，所有安全有保障，使得溜井的维修保养变得非常容易！总结