金属矿山

作者：王植段诺毛亚纯

单位：东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819

关键词：深部采空区, 激光雷达, 及时定位与地图构建, 移动最小二乘法, 泊松曲面重建, 建模 ,

基金：国家自然科学基金面上项目(编号:41271013)。

矿山深部采空区已成为威胁矿山人员和生产设备安全的重要危险源。 针对现有深部采空区探测方法成本高、时效性差、测量盲区多等问题,设计了一种探入式三维激光雷达扫描系统进行采空区探测。 该系统采用廉价的机械旋转式激光雷达降低成本;通过自主设计的基于图优化 Cartographer-SLAM(CartographerSimultaneousLocalizationandMapping)算法,能够快速处理激光雷达数据,实现在井下实时定位与建图,提高了时效性;搭配探入式三维激光雷达扫描系统支架,可在危险巷道、采空区等人员难以进入的区域进行测量,有效减少测量盲区。 为解决现有建模算法构建的采空区模型不光滑、孔洞多等问题,提出了一种基于移动最小二乘法(MovingLeastSquares,MLS)优化的泊松曲面重建算法,对采空区点云数据进行建模,通过 MLS 法对数据点周围进行高阶多项式插值,经过八叉树分割、向量场计算、泊松方程求解、等值面提取,构建采空区三维模型。 在辽宁省某金矿开展试验,通过采集多处采空区、巷道及地下硐室数据,实现了井下空间精确建模。 试验结果表明:所设计的系统和算法,可高效、精确地实现深部复杂采空区三维建模,在一定程度上解决了深部复杂采空区探测中空区难以进入、存在测量盲区、建模精度不高等问题,为采空区管理和安全生产提供重要技术支持。

来源：2025年第9期

《金属矿山》期刊编辑部

查看金属矿山杂志2025年第9期