1引言
在进行溜井的测量工作时，如果无法获取准确的数据以及信息，那么就无法针对性的提出合理的维护措施。所以在进行溜井维护工作之前，就必须要获取准确的内部数据。目前三维激光扫描技术是最先进的测量技术，能够很好的解决溜井测量存在的各种难题，主要应用于特殊场所特殊环境的测量以及勘察。云南省香格里拉市普朗铜矿1#溜井是本次课题研究期间主要分析的对象研究人员，使用三维激光扫描系统，对现场进行测量，并且提供科学合理的管理方案以及运行维护方案，安全评估分析治理等多项工作，为后期的矿山开采奠定了更多的数据基础。
2三维激光扫描技术概述及其特点
不同于对矿山主溜井的传统测量技术，三维激光扫描技术有其独有的特征和优点:
2.1矿山的测量精度增强
传统的测量技术容易遭受客观因素的制约，很难保证矿山的测量精度，想要达到精度要求，就要投入很大的工作量。然而三维激光扫描技术不同，外部地形对它的影响很小，它应用激光反射的原理，无需作业人员跑尺，确保了矿山测量人员的人身安全。根据矿体特点，可以设定激光扫描设备的扫描间隔参数，最小扫描间隔可以达到3mm，短时间内即可获得详细而又高精度的三维立体影像图数据，从而满足矿山测量的精度要求。
2.2获取的数据客观真实
因为三维激光扫描不会受到地形的限制，任何复杂的矿体都能精确的测定其表面任意点坐标，采集数据量非常大，所以，外业数据采集非常可靠。通过建立严密的三角网，构建数字高程模型，结合设计范围，可以精确计算出相应的储量数量，确保计算结果与实际开采量保持一致。常规矿山测量采用单点测量方式，测量数据可进行人为修改，而三维激光扫描数据特征是密集的点云数据，很难进行修改，有效降低了数据被人为篡改的可能性，确保矿山测量数据的客观性、真实性。
2.3可实行动态分析
三维激光扫描可以将测量数据与实地矿体进行高度拟合，并应用全景的矿山图像作为背景，通过可视化的手段，与矿山开采设计数字高程模型进行比较，可以形象、准确、方便地进行动态分析，实时显示现阶段矿山开采状态以及已开采量和开采区范围的现状等等。三维激光扫描可以将数据采集与影像摄录进行同步，解决了矿山影像与数字高程模型的套合问题，更加方便监督管理者随时对矿山开采状况进行查阅和监管。
2.4数据采样率更高
目前，三维激光扫描仪根据激光方法的不同其采样点速率也表现差异，采用脉冲激光或时间激光的，采样点速率可达到数千点/秒，而采用相位激光方法测量的，甚至可以达到数十万点/秒。采样速率更高这一点是传统测量方式难以赶超的。它还具有高分辨率，高精度三维激光扫描技术可以快速、高精度获取海量点云数据，对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而实现高分辨率。
2.5采集数字化，兼容性更好
三维激光扫描技术通过直接获取数字信号对数据进行采集，因此具有全数字特征，易于后期处理及输出。还可通过用户界面友好的后处理软件与其它常用软件进行数据交换及共享。
2.6可以跟外置数码相机和GPS系统搭配使用
通过与外置数码相机和GPS系统搭配使用， 大大增加了三维激光扫描技术的使用范围，可获取更加全面、准确的信息。比如数码相机的外置使用，能够强化色彩信息的采集，扫描更加全面从而获得详细的目标信息。而GPS定位系统的搭配应用，确保了三维激光扫描技术的数据准确性。
2.7结构紧凑、防护能力更强，适用性更强
常用的三维激光扫描设备具有体积小、重量较轻的特点，可以有效防水、防潮。其环境适应能力更强，可用于野外使用。
3三维数据采集
3.1仪器介绍
本次课题在研究的过程当中使用的仪器是英国MDL公司生产的ZEB-HORIZON便携式三维激光扫描仪，它可以对空腔以及空穴进行快速的扫描以及测量，而且最终产生的数据安全快速且精确。该仪器的激光探头直径只有50毫米，所以他能够轻易地沿着钻孔达到地下空腔内部并且通过360度旋转获取所有的数据以及信息最大的扫描距离可以达到150米，所以整个扫描的范围能够覆盖溜井的整个空间。探头可以具备倾斜，旋转以及陀螺仪等传感器的功能，这些传感器不仅保证了数据的定位准确性以及分析的数据，还可以通过设置较低值的方法，获得比较高精度和比较密集的点云数据。
3.2现场踏勘
通过现场踏勘，实地考察并制作详细的扫描规划草图，要注意观察工作现场是否具备测量条件，如何排除测量隐患、消除不利因素。规划的详细内容应包括:外业操作人员、设站位置、扫描区域和时间等。还要对井口杂物进行清理，确保顶板无浮石。
3.3扫描实施
为了更好地了解三维激光扫描技术，在矿山组溜井测量工作当中产生的价值，某企业通过实践操作的方法进行铜矿的开采工作，并且将该技术充分地应用于实践中。下面主要针对其使用的过程以及矿山开采的实际情况进行综合分析。
本次课题分析的普朗铜矿1#溜井是可以为矿山生产工作进行矿石运转，以及矿下通风的主要系统是非常重要的组成部分，它的结构是否具有安全性，对于整个矿山的生产会产生巨大的影响，所以工作人员必须要重点针对它的损坏情况以及日常运营的情况进行及时了解，为了获得更加准确的数据以及信息，使用三维激光扫描系统，对溜井进行现场扫描工作，具有很高的必要性。
本次扫描采用ZEB-HORIZON便携式三维激光扫描仪，它与传统的激光扫描技术相比，其使用的过程比较简单，不需要复杂的初始定位工作，整天工作以及仿制标榜工作，属于提高了整体的测量效率。在治疗期间需要对设备的参数进行合理调控，具体的详细技术参数如下表所示。
表 1：详细技术参数
本次扫描工作期间使用的扫描仪，除了仪器本身之外，还需要配备其他类型的设备，包括设备的保护外壳，设备的保护平台，全景相机，自动光源绞盘等等焦急共同组成三维扫描系统，在安装到需要测量的溜井当中，进行一系列的数据收集及数据分析工作。需要注意的是，在仪器装配结束之后，必须要使用钢丝绳进行连接固定才可以通过绞盘下放到溜井，对溜井的内部情况进行扫描。在下放溜井的过程当中，扫描仪的下方距离需要严格的控制，一般情况下扫描一下，放到距离井底10米的位置之后，就可以逐渐的进行提升，当扫描仪到达溜井的井口之后，就可以将数据读取的扫描仪进行关闭，并且停止全景相机的视频录制工作，在完成以上所有操作之后，就算完成了溜井数据的收集。
为了确保数据收集的准确性，在进行实际操作的过程当中，相关技术人员会同矿山现场生产管理人员，通过固定滑轮人工放线下吊设备的方式，对1#溜井开展扫描测量工作。
4数据处理
4.1原始点云数据处理
在完成所有的三维激光扫描测量工作之后，相关的数据以及信息会快速的进入到系统当中，但是为了确保最终数据以及信息的应用价值符合人们预期的标准，还需要对原始点云数据进行处理工作。一般情况下均会使用cavity sean专业的软件进行数据处理，此项处理过程是通过数据分析的方法生成点云图。点云图能够以厘米级的点密度作为基础，将整个溜井的真实地质情况充分的反映出来，为后期的矿山开采工作提供更多的数据以及基础，同时矿山的治理工作，也可以以这些数据和信息作为参考，确保一系列方案的制定，更加科学合理。
4.2溜井三维实体建模
三维实体建模工作是整个三维激光扫描技术的重要组成部分，同时也是确保收集的数据以及信息得到准确运用的主要措施，它可以为整个溜井的处理工作提供更加准确的数据和信息，并且降低了工作人员的工作量。cavity sean专业的软件。主要对采集的数据以及信息进行分析，是三维扫描仪的专业配套软件，但是它的通用性比较差，不能随意的进行三维模型的查看以及操作，而且它不能对三维实体进行显示，工作人员无法直观的观察溜井的空间信息。针对这一情况，工作人员就需要先以该软件作为基础，对所有的云数据进行事先的数据处理以及分析，将这些数据转变成其他软件能够支持的文件，再进行后续的三维实体建模工作。最后建立的三维实体模型能够具有更高的直观性，工作人员可以通过直观空间关系分析以及操作，从整个系统的使用价值来看，经过三维建模之后的数据以及信息能够具有更高的使用价值，所以软件的应用也是非常重要的。一般情况下 surpac软件能够对点云数据转变之后的信息进行处理，并且进行三维实体建模。
4.2.1溜井纵向剖面分析
鉴于溜井的外扩形变基本上贯穿于整个竖直标高，此处展示溜井在侧视图方向的截图如下1：
4.3.2溜井+30m至+80水平区间的变形部位详细分析
下图2展示30m-80m水平区间的详细情况：
由南向北的视图 由西向东的视图
5成果分析
5.1溜井与其他工程存在的空间关系
因为周边工程的安全状态会受到溜井破坏的影响,所以要对溜井与周边工程的空间关系进行分析,评估溜井对周边工程的影响和危害程度,为人员作业安全和溜井的运行状况、治理提供详实依据,实测的1#溜井与其它溜井及各中段的空间关系如图3所示。
从图3所示的空间关系可以看出，2号溜井发生了垮塌现象，主要集中在-100 m~-150 m段，垮塌位置为斜溜槽对面，垮塌尺寸较其他位置大。-100 m中段以上井筒表现相对较完整，局部垮塌位置在-43 m~-49 m标高处。此次扫描测量未发现2号溜井与1#溜井存在相互贯通现象。
5.2剖面图的输出与分析
其中3736标高以上井筒贴近地表，且冲刷变形较为严重，在此对其变形和位移情况做详细分析，将3736标高以上井筒模型进行封装处理，得到三角网模型，可以查询得到该段井筒实际空腔方量为2452.99立方米，而井筒设计尺寸的空腔方量为1243.44立方米，外扩方量高达1209.55立方米，且该段井筒下部发生较大的西向位移,如图4。
5.3平面图输出与分析
对溜井实测模型进行了横向剖面图制作并完成输出,溜井纵横剖面图中可以看出-100m中段以上部分的整体表现较完好,垮塌范围距离涉及井筒壁的平均距离约1 m左右。-100 m- 150 m中段为2号溜井的主要垮塌段,对涉及井筒和实测井筒进行了水平剖面计算，计算得出最大垮塌尺寸为4.2m,等效直径为8.8m。
总结
根据上述对于普朗铜矿1#溜井的模型数据分析结果可知，溜井在地表矿石下放过程中，受到持续的冲击，导致了井筒内壁不同程度的外扩变形，存在崩塌的风险，建议在封堵施工过程中，采取逐步分阶段的充填方式进行。但是在进行实际操作的过程当中，现场工作人员仍然需要按照矿山的规模选择合适的方案，针对矿山超大规模倾斜矿体，采用填充法进行开采的特点，进行一系列的方案比较工作，并且开展阶段运输系统的优化研究，通过不断的创新方案以及技术，确保运输的效率，可以满足矿山超道规模生产的需求。
参考文献
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