基于三维激光技术的铀尾矿库可视化安全监测与研究

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作者张少伟
来源成都理工大学
出版年2014
摘要
铀尾矿是我国铀矿资源的不断开采及利用的必然产物。由于人们对铀尾矿、铀废矿石所导致的环境危害认识不足,在铀矿开采、生产过程中产生的低品位矿石采用无序松散堆放,并以山形、平坦形、坡状等形式堆放,而地处山区的铀矿山开采过程中产生的铀废矿石,大多数铀废矿石堆放在山坡上,形成势能较高的人工边坡。这些铀尾矿边坡,易造成灾害隐患。同时,由地震、自然降雨、火山喷发等诱发的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害也可能使尾矿库受到严重破坏。目前,四川有多处铀矿点,分布于川西南地区、川北地区、川东地区、川西北地区几个区域。其中川西北铀矿开采场作为国家重要的铀矿资源开采基地,有较为丰富的铀矿资源,在其开采场内铀尾矿均露天堆积于坑口附近。铀尾矿作为的重大危险源,一旦发生溃坝,将给人民生命和财产造成了巨大的损失,在一定程度上制约了国民经济的快速发展。本论文利用三维激光监测技术对铀尾矿库进行了监测研究。论文研究表明,利用三维激光扫描仪,可以高精度、高密度的获取“面”式三维点云数据,并提取其相关特征,从而准确反映整个目标范围内铀尾矿库表面的实时变化情况。通过本论文的研究得到以下结论:(1)论文所采用的技术、方法、设备能对尾矿库的安全稳定性进行精确的定量分析与计算。(2)该方法能够为铀尾矿库安全性评估及监测提供全面、详细及有说服力的数据。(3)对于尾矿库的形变与位移测量精度可达到1厘米以下,能对微小形变与位移作出判别。(4)能根据各种矿区及尾矿库环境的不同要求采用不同参数对数据进行分析,从而适应不同条件下对不同尾矿库进行安全稳定性评价的需求。论文初步对三维激光扫描技术在铀尾矿库监测方面的应用问题做了研究,展望该技术的进一步实际应用,还有下面几点需要我们做进一步的改进与提高:(1)尾矿库表面植被对于测量及形变分析精度有较大影响,故在测量时应考虑多种方法减小植被覆盖率,如在秋冬季进行测量或在测量前进行除草。(2)为保证形变与位移分析结果的高精度,测量时应保证测量误差小于1厘米,因此需采用高精度的三维激光扫描仪和全站仪进行作业,且作业时应严格按照三维激光扫描作业操作规范进行。(3)在下一步的工作中,应当以更多的尾矿库监测扫描数据获取与分析为基础研究探讨对尾矿库的三维激光扫描技术应用方法、需求与规范,并在充分的数据基础上研究制定尾矿库的三维激光扫描标准,填补我国目前缺少三维激光扫描技术标准的空白。(4)在下一步的尾矿库监测工作中应当研究探讨将三维激光扫描技术与传感器技术、物联网技术和物探技术相结合,实现对尾矿库安全稳定性的全面、适时、准确监测。

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