三維掃描C—ALS系統在地下空間數據采集中的應用

摘 要：由廢棄的地下采空區或滲漏引起的地面沉陷，已成為一種典型的地質災害，嚴重影響工程建設的順利進行。為了采取相應的治理措施，查明地下采空區的埋深及分布范圍顯得十分重要。通過實例，簡述三維掃描C-ALS系統在探測地下采空區范圍中的應用，探測目的在于確定地下采空區的深度、查明地下采空區的范圍，為安全防護和設計施工提供可靠依據。

關鍵詞：地下采空區；三維掃描C-ALS系統；原理；實例

中圖分類號：TD17 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0226-01

1 前 言

廢棄礦采空區對于民眾生活、政府機構、開發商和采礦公司而言，都存在巨大的現實危害。最嚴重的威脅在于，由于自然和認為的原因，使得空腔坍塌、沉降和向地表移動。要解決問題，首先必須對這些空腔進行精確的勘查，不過，傳統的勘查技術都只能給出二維結果，需要經驗進行分析辨識且成本高昂、危險性大、費工費時，很多情況下不實用也不可行。

2 三維掃描C-ALS系統

三維掃描C-ALS系統是一種自導航、“機械化”的機器人探針，可進入干燥的廢棄（在用）礦內工作區或空腔進行勘查。設備的直徑只有50mm，可以置入到直徑不低于65mm的預先鉆好的探洞中，利用前部微型激光掃描儀，測量空腔的三維形狀。

三維掃描C-ALS系統包含：馬達驅動高反射率激光掃描頭、3D“導航”模塊、攝像頭和紅外線照明系統、探針延伸件、多心電纜、控制盒、碳素纖維桿，如圖1。

3 三維掃描C-ALS系統使用方法

先鉆直徑不低于65mm的豎洞，貫穿待探測采空區；然后將三維掃描C-ALS系統沿豎洞至采空區，每隔2m進行一次導航系統讀數并記錄；進入采空區后，先用“頭錐”攝像頭查看是否已經完全進采空區；然后選擇“掃描方式”，分為水平和/或垂直和測量間隔模式進行自動激光掃描；掃描數據自動存儲并記錄；然后將數據導入配套軟件進行點云數據整理。掃描方式如圖2、圖3。

4 三維掃描C-ALS系統應用

某房產開發公司要對長沙某處石灰礦礦坑及周邊地下采空區進行改造，根據設計方案需要對礦坑及周邊的地下采空區進行高精度的測量。傳統的測量技術手段無法對礦坑和地下采空區進行準確的測量。我們在本項目中使用三維掃描C-ALS系統能夠快速準確地對礦坑和地下采空區進行數據采集。

5 結 論

三維掃描C-ALS系統具有：使用方法靈活、體積小，運輸方便、360度掃描覆蓋范圍，沒有“盲點”、自動掃描操作、等待時間短、高精度及準確的空間測量等優點。

參考文獻

[1]三維掃描C-ALS系統說明資料.

[2]劉博文.露天礦地下采空區探測與治理技術應用與實踐.中國煤炭，2017.

[3]余樂文.地下采空區探測技術研究.中國礦業，2015.

收稿日期：2018-8-2

作者簡介：孫長迪（1982-），男，山東曹縣人，工程師，本科，主要從事工程測繪、權屬調查、變形監測、地下管線探測、地下采空區測量等工作。