CMS系统和MineSight软件采矿工程三维建模测量应用实践.pdfVIP

第五届矿山技术论文发布会 CMS系统与MineSight软件采矿工程 CMS系统与MineSight软件采矿工程 CCMMSS系系统统与与MMiinneeSSiigghhtt软软件件采采矿矿工工程程 三维建模测量应用实践 三维建模测量应用实践 三三维维建建模模测测量量应应用用实实践践 瓦学坤 周仕勇 云南省玉溪矿业有限公司大红山铜矿 摘 要：加拿大 Optech 公司生产的洞穴监测系统（以下称 CMS——Cavity Monitoring System）作为目前世界先进的测量新技术，在国外已应用于许多井 下矿山工程监测。大红山铜矿在充分测试的基础上引进该项新技术，并应用于井 下采空区及井巷测量。本文就 CMS 的工作原理及其与 MineSight 的应用进行阐述 ， 并对应用存在的问题提出改进方法。 关键词：洞穴监测系统 采空区 采空区测量和监控 数字化矿山 三维模 型 1 问题的提出 （1）工程概况。大红山铜矿建成投产至今已走过11年的风雨历 程，随着矿山生产任务逐年增加，矿山测量工作量越来越大，一些复 杂工程技术管理和安全生产管理对测量技术的要求越来越高。 （2）建模要求。根据大红山铜矿采矿工程结构不同，采矿工程 有平巷工程、斜巷工程、竖井工程、采空区等。根据大红山铜矿正在 进行数字化矿山建设需要，以上工程均需要实测采集海量坐标数据建 立三维数据模型。 （3）数据采集问题及难点。按照传统方法利用全站仪进行数据 采集，量多任务重，所测点量有限，而且只能是在平巷工程和斜巷工 程采集有限测量点信息；大红山铜矿采空区因安全和技术问题，人员 48 第五届矿山技术论文发布会 无法进入测量工作，其仪器只能架设在采空区口，无法架设到采空区 内部，所以采空区内部某些部位被遮挡，一些关键数据无法获取，致 使落矿后采空区高度及冒顶垮落后的高度无法知晓、空区回采边界无 法掌握、相邻盘区安全回采距离无法确定、采出矿量以及充填量只能 是预估、无法准确计算、一些咽喉放矿溜井在使用过程中垮落变形情 况及修复量无法测量计算、数字化矿山建设中，采空区与井巷工程三 维模型的精确建立所需的海量数据无法采集等等，导致其空间形态无 法掌握和定量计算，采矿安全距离控制等缺乏决策依据。无法为矿山 安全生产经营决策提供依据，一直成为矿山测量技术管理的盲区，安 全管理及隐患问题难以控制解决。 2 CMS系统工作原理 CMS内置激光测距、精密电机、角度传感器、补偿系统、CPU等 模块，仪器在开始工作之前，通过控制器操作进行自动初始化，自动 补偿器设定初始方位，根据电机步进角度值和激光测距值，确定出目 标点位置信息。 CMS绕主轴可全方位360°的旋转，在U形手柄处有80°的盲区， 竖直和水平步进角度值可为1°的整倍数，如图1。 49 第五届矿山技术论文发布会 图1 CMS的工作原理 3 数学计算公式 CMS的坐标系是以系统默认的仪器中心位置作为坐标原点，其值 为（0，0，0）,要确定点的位置及工程空间形态，其默认坐标系统要 与用户坐标相符合。为此须测出仪器中心点的地方坐标，并确定仪器 的起始方位，然后经过坐标的平移与旋转之后（由软件自动完成）， 方能得到与用户坐标相符合的地方坐标。 X=SD*cosα（SD为激光所测距离，α为CMS水平电机步进角度） Y=SD*sinα Z=SD*tgβ（β为CMS纵向电机步进角度值） （X、Y、Z表示未经转换默认的目标点三维坐标） 由以上计算出目标点在默认坐标系下的位置信息，再根据定向起 算数据平移、旋转，把目标点位置数据换算至用户坐标系统。 Xn=X0+X* cosθ（θ表示CMS初始化后初始方位与用户