金属矿床地下开采过程中,受到矿山机械化程度、充填技术以及管理水平的制约,使得我国金属矿山在地下开采过程中形成了大量的采空区,这些采空区已然成为影响矿山正常生产的重大危险源之一。更为甚者,一些矿山过度追求经济利润,只开采高品位矿体,且采后不对空区进行相关处理,导致矿山采空区分布无规律可循,极为复杂。因此如何准确获取采空区的形态、尺寸及分布状况进而开展采空区综合治理已经成为影响金属矿山安全高效开采的关键问题。 本文以福建源鑫矿业公司东际金矿为工程背景,综合采用现场激光测试、理论分析和工程类比等手段,开展采空区调查及空区群充填治理技术研究,主要研究工作如下: (1)开展了空区现场实际踏勘,基于三维激光扫描探测技术,制定东际金矿复杂空区群的综合综合探测方案。 (2)针对现有激光探测系统在操作过程中所存在的问题,设计基于三脚架支撑的空区定位方式,建立新型探测方法,开展空区真实坐标定位原理研究。 (3)针对激光扫描数据处理过程中存在点云拼接、法线统一、噪点剔除、合理采样以及多边形优化处理等问题开展深入研究,构建采空区激光扫描数据的处理流程和方法。 (4)基于空区实测结果,开展采空区综合治理技术研究。主要包括充填料浆的制定、充填站的构建、充填系数的计算、料将输送方式的确定、充填管道性能的选取、充填管道的铺设、充填挡墙的构建等。 (5)开展现场工业试验,验证所提充填方案的适用性及合理性。 通过以上研究,一方面能够为三维激光扫描系统在矿山空区调查的应用和点云数据处理流程提供参考,拓展和深化了三维激光扫描系统在矿山的应用领域。另一方面,空区的有效充填治理对于国内同类金属矿山具有重要推广价值,可提高矿山生产的安全性,改善矿山生产环境,提高矿产资源回收和利用率,对于促进我国矿山安全、高效开采具有重大意义。