3D扫描（共5篇）
3D扫描 篇1
日前，中科院西安光学精密机械研究所研制成功的高速3D内窥光学相干断层扫描仪(OCT)影像系统，各项关键指标达到国际同类产品的技术水平。其图像分辨率约为12 mm，扫描速度为40 kHz是传统眼科OCT 2倍左右。
该设备使用自主研发的微型光纤探头，可深入心脏病患者血管栓塞处进行光学相干断层扫描，并获取栓塞处清晰的3D内窥影像，使在心脏手术中能精确定位支架摆放位置，并可在离线情况下直接观察血管病变形态及心脏支架置入状况。此外，其影像速度快及分辨率高，超过现有的血管超声(IVUS)和心脏X光(DSA)技术。该设备对于有效预防支架再狭窄和血栓支架的形成、实现心肌梗死的早期筛查和有效预防以及研究和评价心脏支架安全性具有实用价值。
3D扫描 篇2
Artec Eva？和Artec Spider？可准确地对各种物体，包括拥有锋利边缘及细小部件的物体以及移动物体的外形进行数字化捕获，并在最短时间内扫描出高品质图像。
Artec Eva 3D扫描仪酷似一台配有3D捕获功能的摄影机，是需要快速、高质量纹理及高精度扫描的应用的理想选择。它无需对物体进行校准或标记，能够快速地用高分辨率捕获物体外形及鲜艳色彩。其捕获精度高达16帧/秒，这些帧图像可以自动实时校准对齐，使扫描过程变得简单快捷。
Artec Spider是第一款专门针对CAD用户而设计的手持型3D扫描仪，可用于逆向工程、产品设计、质量监控及大规模生产。其扫描精度可达50微米，分辨率可达100微米，因而能够高效地扫描具备复杂细节、锋利边缘和超薄肋条的小型物体。
Artec Spider完美适用于质量监控领域，可为制造商提供高精度高分辨率扫描及多种测量工具，帮助消除产品生产中的错误并测量变形，从而实现产品质量需求。
Artec集团CEO Artyom Yukhin表示：“由于专业3D扫描仪在产品设计、原型建造、生产及质量监控等流程中至关重要，因此我们的3D扫描仪已被广泛应用于各个领域。”
Artyom Yukhin还表示：“Artec 3D扫描仪可以扫描各种尺寸及复杂设计的物体，适用于广泛应用领域，例如可用于汽车行业进行原型设计、逆向工程及质量控制。我们很高兴能够在上海这个注重汽车与汽车配件发展的城市推出这两款扫描仪，我们真诚希望我们的产品能够有力地推动本地产业的发展。”
除了工业应用以外，Artec扫描仪设备最近还被应用于许多国家博物馆及考古遗址中的各种遗产保护项目。2014年8月，Artec Eva和 Spider在肯尼亚扫描了拥有200万年历史的史前鳄鱼、大象及海龟的巨型化石。扫描现场位于非洲沙漠，不仅面临烈日高温、强风，而且还断电，这是在如此恶劣条件下成功进行的一次史无前例的3D扫描。
3D扫描 篇3
关键词：马铃薯,建模,仿真,3D扫描,离散元
0 引言
研究马铃薯收获过程中薯土分离特性时,多数学者将马铃薯简化为球体或椭球体模型,或者直接用长方体的块茎代替真实的马铃薯[1,2,3]。马铃薯收获机在实际工作过程中,马铃薯的形状和大小对薯土分离过程有着极其重要的影响,如没有考虑马铃薯本身的不规则性导致分布不均匀的特点,将使研究结果失真。有学者依据Pro /E软件的曲线造型来建立马铃薯的不规则体[4]。从马铃薯本身特征来看,马铃薯块茎是地下变态茎的一种,地下茎末端可形成膨大而不规则的块状[5]。
1 研究方法
使用3D扫描数据采集设备( 见图1) 对不规则体的建模有着更加逼真的效果。本文选择具有代表性的近似圆形和椭圆形且质量近似相等的马铃薯块茎两颗,应用3D扫描数据采集设备采集、建立不规则马铃薯块茎的虚拟模型,利用后处理软件对模型修正,使其大小、形状不失真,便于进一步研究。
1. 1 适用依据
采用非接触光栅式照相扫描技术,避免了因扫描头磨损而影响精度,具有很高的稳定性; 采用混合相位技术,可以扫描不规则形状物体( 如马铃薯等) ; 数据兼容性好,可转换成扫描数据可输出成. step、. stl等格式,能够直接用于UG、Pro /E、Geomagic、3DMAX、Solidworks等软件,生成的数据更小、更易于3D后期处理。
1. 2 建模方法及过程
运行扫描软件,接通工作平台电源,在平台旋转的过程中,摄像头通过在所能拍摄到的范围内全面记录模型的数据并存储。因工作环境对3D扫描过程有影响,所以在扫描完毕后进行去噪处理,得到多边形网格形式的三维模型,反映实体的真实尺寸和形状。
1. 3 模型数据处理
将所建立的三维实体模型导入到Geomagic studio软件系统,将多边形网格形式的模型进行网格细化( 即平滑处理) ,最后保存为如. stl、. step等格式的网格模型。
2 实体与 3D 扫描得到的马铃薯比较
2. 1 真实颗粒与模型的比较
随机选取品种相同、质量近似相等的两颗不同形状和大小的马铃薯,如图3所示; 对其进行3D扫描处理,得到如图4结果; 在仿真分析过程中,导入3D扫描模型,得到三维网格模型,如图5所示。对此网格模型进行圆球模型填充,得到如图5所示的接近真实马铃薯模型,使其保证质量大小相近,相差质量约0. 01kg( 原马铃薯质量分别为0. 45、0. 35kg) 。
2. 2 模型的对比分析
经过对比分析,原马铃薯和经过扫描以后的马铃薯外轮廓大小尺寸基本一致,且形状与实际类似。所以,本文所采用的3D扫描方法所建立的不规则形状的马铃薯模型,对研究不规则形状的马铃薯在收获分离过程中的运动特性具有指导意义。
通过3D扫描后的马铃薯,将其格式存为. stl文件的网格形式文件,通过离散元分析软件进行球型模型填充,并给模型赋予合适的物理特性,包括剪切强度、密度、质量、泊松比等值。根据所建模型计算其虚拟质量,通过计算比较可知: 真实马铃薯的质量与所建虚拟马铃薯质量基本接近,保证模拟过程中马铃薯质量相同的基础上研究马铃薯形状对其运动特性的影响,且保持与实验室试验过程中马铃薯在摆动筛上的运动特性一致性。
3 马铃薯模型在离散元分析法中的应用
3. 1 离散单元法简介
离散单元 法由Cundal和Strack在1979年提出[6],主要应用于散粒体物料输送等领域的研究,其应用于筛分作业才刚刚起步[8,9]。将所建立的3D模型导入离散元分析软件,使用圆球模型实体化建模。
3. 2 参数设置
对仿真试验参数进行设定,包括材料的属性、颗粒与器件之间的相互作用参数,如表1和表2所示。
3. 3 建立摆动筛的实体模型
采用Solid Works软件建立马铃薯收获机的三维实体模型,并将其模型另存为. stl文件,导入到分析软件并实体化,得到如图6所示的模型文件。设置摆动筛的运动参数如表3所示。
3. 4 仿真结果分析
对所建立的模型进行仿真分析,模拟马铃薯在筛面上的运动状态,随机选择一次较特殊的试验过程,其运动轨迹如图7所示。
其中,完整的运动轨迹为代表圆形马铃薯的运动轨迹。从升运链出来进入摆动筛,随着摆动筛一起运动并向筛后方输送,总时间3. 01s,与筛面共发生10次碰撞。因摆动筛筛面倾角设置为5. 8°,且对于机器处于静止状态,故单颗马铃薯在筛面上的运动对于主要靠自身获得的初速度进入摆动筛,在惯性力和摩擦力及筛面的支持力作用下向后方输送。另外,一条轨迹为近似于椭圆形马铃薯的运动轨迹,初始状态和圆形马铃薯相同,但是在1. 3s时卡在摆动筛的筛杆中间,1. 75s时在惯性力作用下向前方跳跃随即卡在两筛杆中间。其主要原因: 在试验过程中,选择的椭圆形马铃薯的形状不规则,其端部尺寸直径小于筛杆间距,形状不规则致使运动过程中卡在筛杆中间,能反应真实情况,证明仿真分析正确可行。
因仿真分析时选定运动参数不变,且初始状态相同,随机选取一组仿真数据的进行分析,分析过程如图8所示。
当两颗不同形状的马铃薯随着摆动筛的运动均被顺利输送到筛子的后方,红色( 右侧) 轨迹代表近似圆形马铃薯的轨迹图,如图9所示。
通过后续仿真统计分析知: 椭圆形马铃薯在筛面上正常运动的时间一般少于圆形马铃薯。这是因为椭圆形马铃薯的形状有长轴和短轴,在筛面翻滚过程中,与筛面发生碰撞的地方大多为长轴部分; 在与筛面相互作用中,当长轴部分与筛单根杆发生碰撞时,在其惯性力和筛杆对其的弹性力的作用下,合力较大,从而使马铃薯的运动迅速发生变化。对于圆形马铃薯,由于其形状较为规则,所以运动过程中以自身翻滚为主,与筛面相互碰撞作用过程中产生较小的力,运动状态较椭圆形马铃薯更难以改变,故运动时间较长。
3. 5 仿真结果分析
仿真结束后,分别分析两颗马铃薯在筛分过程中的平均受力随时间的变化规律,如图10、图11所示。
受力峰值均来自于与筛面之间的碰撞,为大小和方向都不相等的力。对于圆形马铃薯,在运动过程中受到最大的力为11. 4N; 而椭圆形 马铃薯在 时间为1. 68s时与筛面之间发生强烈碰撞受到291. 7N的瞬时力。
4 结论
1) 使用3D扫描技术,可以保证马铃薯尺寸、质量的一致性,满足形状的特殊性,其所建的马铃薯模型与真实马铃薯块茎物理特性基本一致。
2) 马铃薯在筛面上的运动轨迹呈现不规则的运动曲线,反映实际马铃薯运动状态。
3D扫描 篇4
1材料与方法
1.1临床资料
选择2014~1月至2015~4月于我院进行诊治的72例面肌痉挛患者,其中男性31例,女性41例,年龄33~72岁, 平均52岁,所有患者均行3D-TOF-MRA和3D-FIESTA检查。72例面肌痉挛患者均进行了微血管减压术(Microvacular Decompression,MVD)治疗,并在术前接受了磁共振成像(MRI)检查。其中2例经病理证实为肿瘤引发的继发性面肌痉挛;70例为原发性单侧面肌痉挛,其中1例MRI图像质量差被排除;最终69例纳入分析。
1.2仪器与方法
采用GE 750 3.0T MR扫描仪及8通道相控阵头部线圈进行扫描。具体扫描参数如下:1 3D-TOF-MRA :TR 21.0 ms, TE 2.5 ms,翻转角15°,FOV 24 cm×22 cm,矩阵320×256, 层内分辨率0.8 mm×0.9 mm,层厚1.0 mm,层间距0.5 mm ; 2 3D -FIESTA :TR 4.6 ms,TE 2.2 ms,FOV 24 cm×18 cm, 矩阵288×320,层内分辨率0.8 mm×0.6 mm,层厚1.0 mm, 层间距0.5 mm。在后处理工作站上对原始图像进行任意角度的多平面重组(Multi Plane Reconstruction,MPR),分析责任血管与面神经的关系并与手术结果进行对照。
1.3图像分析方法
3D-FIESTA和3D-TOF-MRA序列图像中主要结构的信号强度,见表1。由2名有经验的高年资放射科医师采用双盲法进行阅片,评判血管与面神经出桥脑根处(REZ) 的比邻关系。评判结果有分歧时,协商解决。面神经和血管的关系分为4个等级:1压迫移位;2明确接触;3可疑接触;4无接触。
1.4统计学分析
应用SPSS 11.0软件进行统计分析,采用配对 χ2检验比较面肌痉挛患者症状侧与非症状侧神经血管压迫的差异, 以及联合使用两种序列与单独使用任意一种序列在发现责任血管方面的差异,以P < 0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1血管压迫与临床症状符合情况
将明确接触与压迫移位归为血管压迫,将无接触与可疑接触归为无压迫。症状侧神经受血管压迫比例为88.4% (61/69),明显高于非症状侧神经受血管压迫比例4.3% (3/69),差异具有统计学意义(P=0.000),具体结果,见表2。 结果表明,责任血管的压迫与临床症状有密切关系。
2.2不同扫描序列发现责任血管的能力
以术中发现责任血管作为判断有无责任血管的金标准, 术后证实69例均有血管压迫面神经。两种序列联合发现责任血管的能力(88.4%,61/69)优于单独使用3D-TOF- MRA(76.8%,53/69),差异具有统计学意义(P=0.021); 同时也高于单独使用3D-FIESAT(81.2%,56/69),但差异无统计学意义(P=0.063)。3D-FIESTA和3D-TOF-MRA序列发现责任血管的能力无统计学意义(P=0.375)。
2.3 MRI断层血管成像与术中所见责任血管的对比
术前MRI断层血管成像中,联合两种序列影像分析, 共在61例患者中发现了责任血管(表3),其中责任血管为小脑前下动脉的32例患者和小脑后下动脉的13例患者均得到手术证实(图1)。术前怀疑责任血管为椎动脉中的8例患者中,6例得到手术证实,另外2例手术证实责任血管为小脑后下动脉。MRI断层血管成像无法判定责任血管来源的8例患者中,3例手术证实责任血管为小脑前下动脉,3例证实为小脑后下动脉,另2例仍无法判定血管来源。 术前MRI未发现责任血管的8例患者中,7例手术发现责任血管为细小动脉,另1例患者责任血管为小静脉。以术中所见作为判断责任血管的金标准,影像发现责任血管敏感度为88.4%(61/69),准确度100%(61/61)。
注:男性,60岁,右侧面肌痉挛3年,手术证实右侧小脑后下动脉为责任血管。a.3D-TOF-MRA图像,显示高信号的小脑后下动脉(白箭)位于右侧面神经出脑干区;b.3D-TOF-MRA斜冠状位重建图像,进一步观察右侧面神经(白箭头)与右侧小脑后下动脉(白箭)的空间位置关系;c.3D-FIESTA图像,显示右侧面神经为低信号条状影(白箭);d.3D-FIESTA斜冠状位重建图像,显示右侧小脑后下动脉(白箭)与右侧面神经根部(黑箭)密切接触。
3讨论
引起面肌痉挛的原因很多,常见的有血管压迫、肿瘤、炎症等。目前大多数学者认同建立在Gardner短路学说基础上的微血管压迫(Neurovascular Contact/Compression, NVC)病因学说[3],主要是面神经根部出脑干区域受迂曲、 异位血管的波动性压迫所致,正常情况下,与面神经关系密切的主要血管直径为1.21~1.58 mm[4]。大量的病理学、神经电生理学和临床证据证明,血管性压迫导致面神经局部产生局限性的神经内细胞消失、炎性浸润、脱髓鞘变性及动脉粥样硬化是导致面肌痉挛的主要病因[5]。
随着CT设备性能的提高,颅底CT薄层扫描能够较清楚地显示迂曲、增粗的血管,并能有效排除肿瘤压迫的可能, 但是CT对于血管压迫神经的定性诊断价值有限[6]。高分辨率核磁图像在脑脊液衬托下能够清晰地显示血管与神经的走形,通过三维后处理技术能够直观地显示责任血管与神经的接触、压迫情况,为临床手术方案选择提供重要参考, 以便提高手术的准确率,降低手术失败率及风险。
3D-TOF-MRA图像的空间和组织分辨率较高,受湍流影响较小,对容积内任何方向的血流均敏感,所以对于迂曲多变的脑动脉血管显示有一定优势。该序列图像特点是血管呈高信号、神经呈中等信号,在低信号的脑脊液背景下能清晰显示面神经脑干起始段与邻近血管的关系,但其缺点是对背景组织的抑制效果较差。FIESTA是一种真稳态采集技术,扫描速度快、信噪比高,对运动伪影不敏感,图像中含有T1和T2两种对比,组织的信号强度取决于T2/T1的比例。该序列图像特点是脑脊液呈高信号,神经、血管呈中、 低信号,在后处理图像中能清晰显示出血管和神经的关系, 但其缺点是软组织对比度较差。总之,3D-TOF-MRA序列显示颅内动脉优于3D-FIESTA序列;而在颅神经的显示上, 3D-FIESTA序列则优于3D-TOF-MRA序列,因此两种序列结合能更好地找到责任血管及观察压迫情况[8,9]。
术前检查的重要意义在于明确责任血管来源、了解责任血管与神经的三维解剖关系,并排除其他继发性病因。本研究中,症状侧面神经根部受血管压迫比例为88.4%,明显高于非症状侧的4.3%,面肌痉挛症状侧面神经根部周围的血管接触、压迫明显多于非症状侧,这与Campos-Benitez M等[10]的研究相符。本研究中,MRI共发现61例患者有责任血管, 主要为小脑前下动脉32例(32/61,52.5%),其次是小脑后下动脉13例(13/61,21.3%),这些责任血管同样被手术所证实。袁越等[11]的研究提示,小脑前下动脉与小脑后下动脉是面肌痉挛症状中最常见的责任血管,与本研究结果相符。
本组病例中,8例患者术前MRI影像未发现责任血管, 主要原因是压迫神经的动脉为远端更细小的动脉或是静脉, 由于核磁的分辨力未达到清晰显示细小动脉的水平以及核磁对于静脉的显示不佳,从而造成了8例患者的假阴性。因此面肌痉挛患者在核磁检查未见异常时,面神经仍有可能受到压迫,即使如此,3D-FIESTA和3D-TOF-MRA序列图像仍然能够清晰显示面神经与责任血管[12]。另有MRI无法判定责任血管来源的8例患者,主要原因是责任血管迂曲并与多个动脉混杂,多方位成像仍未能判定责任血管来源。
本研究还具有一定的局限性:1为回顾性分析,可能会导致选择性的偏移;2病例数较少,需要更大样本的前瞻性研究进一步证实3D-FIESTA和3D-TOF-MRA序列对面肌痉挛患者MVD治疗的指导价值;3缺乏对治疗效果的长期追随研究。
3D扫描 篇5
目前大多数金属矿山保有的储量已经枯竭或者矿产品的市场竞争力明显下降,矿山企业生产面临停产的危险,以上情况属于资源危机矿山。为缓解矿山资源枯竭带来的危机并积极响应国家矿产资源节约与综合利用的政策,需要安全高效最大限度地回收残留在复杂采空区中未放出的矿石资源。这样不仅能够延长矿山服务年限而且能够创造良好的社会经济效益[1,2,3,4]。然而大多数金属矿山都是经过几十年的开采,留下来的老采空区巨大,时间较长,且片帮、垮落严重。从安全的角度出发,不允许人员进入采空区,这样,用传统的方法就无法测算采空区的范围和体积大小,残留在空区内的矿石无法计量,矿石的分布位置和形态也难以确定,回收空区内残留矿石就相当困难。但是经过多次的试验研究及探索,通过应用三维激光自动扫描新技术探测采空区来确定采空区内的空区形态和矿量的多少并且采用绕腰法综合回收采空区内残留矿石。此方法不仅具有安全、高效、低耗、实用性和新颖性的特点,而且经济效益显著。
1三维激光探测技术研究
三维激光探测作为近年来发展起来的一种新技术,具有探测精度高、成像直观等优点,在各类空区的精确探测上显示了独特的优势。三维激光扫描技术在矿山测量的应用方面,国外已有相当成熟的案例[5,6]。为了解决遇到的空区残留矿石的回收难题,引进英国MDL公司C - ALS( Cavity - Autoscaning Laser System) 型空腔激光自动扫描系统。该系统能通过预先钻出的钻孔,将激光探头插入到采空区内部,从而快速、安全地勘查地下采空区的内部情况,并进行了空区的三维成像[7]。
1.1三维激光探测技术原理
三维激光扫描技术在确定目标的三维空间[5,6,7,8,9]进行从上到下、从左到右的全自动高精度步进扫描, 进而得到全面的、连续的、完整的、关联的全景点坐标数据,由完整的三维坐标数据准确的描述出目标的整体结构和形体特征。C - ALS激光探测过程中[10,11,12],激光扫描系统的核心部件扫描头将按照预先设定的仰角抬高角度进行多次360°的扫描( 见图1) ,为获取整个空区范围的三维坐标数据,扫描头可同时上下移动( 图) 。扫描系统采集的每一个观测值S,激光扫描系统内置有数据处理系统,含有内部坐标系统,X、Y轴均在横向扫描面内并相互垂直,Z轴与横向扫描面垂直( 见图2) 。同时,由系统内置的精密时钟编码器同步测量每个激光脉冲的横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值,激光扫描系统自动进行数据转换,并迅速得到三维激光脚点坐标:
1.2数据处理及模型构建
确定空区的大概位置后,在地面或地下比较安全的地方钻孔。探头沿钻孔深入到难以接近的空区及空腔内。进入空穴后,激光头便向外打开,按照预先设定的角度扫描空区的三维形态及其表面反射率。仪器组装完毕并启动手提式计算机,探头送入采空区进行扫描,探头的扫描类型可分为: 水平单次切片扫描、水平扫描、垂直方向扫描。空区信息扫描处理主要分为以下几个步骤: 首先探测系统把扫描收集到的点单元原始数据存入数据处理系统; 去掉一些冗余点,按空区大小生成许多单个闭合圈,闭合圈的数量与空区的大小成正比例关系; 将这些数据保存成一种能在多种采矿软件中通用的的格式( 如线串格式) 。然后采用运用探测系统的后处理软件,将每三个数据点形成的区域形成局部表面,之后依据几何算法完成更高层次表面的形成,最终得到空区三维模型( DTM) 格式,通过3 - D网格功能获得三维空区模型在任何方位的空区剖面,并能精确计算各剖面的面积和空区体积。
2某矿山采空区残矿回收技术研究
2.1工程概况
某钨矿山位于湖南省境内,矿区以岩浆岩为主, 岩体为复式花岗岩体。矿区构造以断裂为主,其中规模最大的一条为老山坳断层,走向北东东,倾向南东,倾角35°左右,走向长达10km。据其产状特点从北往南有桥顶山组、北组、东冲组、中组和南组等组裂隙。矿床属于急倾斜大脉型钨矿床,矿化带长度大于1000m,平均厚度0. 1 ~ 0. 2m,倾斜延伸大于400 ~ 500m,平均品位0. 5% ~ 1. 6% ,含矿系数大于0. 8,矿化连续性高,而均匀程度不一,品位变化系数170% ~ 400% ,厚度变化较大。根据历年的开采资料显示,该矿山由于以前使用的采矿方法( 全面留矿法和变型留矿法) 不适当,造成八中段以上大部分矿块开采效果不够好,贫化率较高,损失率较大。 同时由于开采的采区数目多,采区过长,推进速度慢,采矿强度小,矿石积压过久,二次片帮严重,卡矿放不出,造成了采空区留有大量的可利用矿石资源。
目前该钨矿山以回采九中段以下的主脉为主, 并且采取一系列的措施: 严格控制贫化、减少损失, 加强废石分流,控制内耗等等,取得了良好的经济效益。但是根据资源储量分析,矿山下部主脉可采资源已经相当有限,面临资源枯竭问题。为了延长矿山服务年限,矿山开始对八中段以上老采空区残矿进行回收。
通过应用MIDAS软件对八中段以上的矿体开采进行建模,对水平、竖直方向进行应力模拟分析, 显示应力集中在上盘中部,以及向上延伸一段区域。 按照该矿山开采的中段高度,应力集中在上盘20 ~ 30m的高度,因开采过程较长,在放矿的过程中,空区上盘20 ~ 30m部位在地压的作用下发生变形、片帮,致使20% ~ 40% 已采下的矿石发生卡矿现象, 导致上部大量的矿石残留在采空区内而无法放下来 ( 如图3、图4) 。
2.2采空区探测技术应用及效果
通过对南组中段3号脉的8 - 4中段和4号脉的7 - 1中段的采空区进行实地探测。先通过用GPS确定钻孔坐标,然后用罗盘测量出钻孔的方位角。电缆线的节点可以确定空区钻孔的深度,随着探头的深入,可测的3号脉的钻孔深度为45m,4号脉的钻孔深度为29. 4m。内置摄像头辨识空区入口并引导探头进入空区内部,随后激光探头向外打开, 按照预先设定参数开始对空区内部扫描。试验采空先垂直扫描后水平扫描的方式,水平和垂直扫描各两次。设置3号脉采空区和4号脉采空区扫描步长增量为2°,每次约60min完成扫描试验工作。经过扫描,得到采空区轮廓数据,把数据导入到随带软件Cavity Scan中进行处理,可以分析得到采空区的3D形状包络,再把数据文件在Surpac软件进行处理, 在Surpac软件中可以生成DTM三维模型[7,17]。图5和图6分别为3号脉和4号脉空区实体模型,表1为扫描数据对比。
根据目前对采空区的现场测定和统计,半截山工区南组8中段以上采空区有60多万吨低品位矿石和残留矿石未回收,价值3亿多元,按矿山目前的矿石回收量计算,可延长矿山生产寿命5年。
2.3采空区残矿回收措施
目前国内外常用的残矿回采方法主要有崩落法、充填法、直接法三种采矿法。由于该钨矿矿老窿矿受以前开采破坏严重,开采技术条件复杂,回收的难度大,目前的方法不适合运用到该矿山[18,19]。根据矿山实际情况,结合三维激光自动扫描技术对采空区残留矿石位置的探测结果,经过多次的试验研究及探索,通过采用绕腰法来回收残矿。该方法具有成本低,回采作业安全等优点。综合回收空区内残留矿石的措施及技术路线图如图7所示。
回收空区内残留矿石处理步骤如下:
1) 掘进脉外巷道和绕道回收空区矿石。
2) 掘进天井、腰巷及小 断面绕道 击落回收 矿石。
3) 新鲜风流从沿脉绕道平巷经腰巷人行天井, 通过矿石堵塞处理巷道进入采场,污风从采场经空区排入上中段回风巷道,最后汇入通风总回风巷道, 经系统通风排至地表,3号脉4 - 8中段通风示意图如图8所示。
4) 建立井下和地表地压监测系统,根据井下多点位移计监测岩层移动变化情况,分析采空区稳定性,从而实现高效安全采矿。
通过应用三维激光自动扫描采空区及绕腰法综合回收技术,半截山工区南组脉8中段以上井下产出矿石量达到9万吨。其中65% 标度钨中矿496. 92t,铜金属140. 35t,银金属935. 67kg,总价值达7779. 25万元。同时,在回收采空区残留矿石过程中,先后投入了大量的劳动力,增加了800个就业岗位,取得了良好的经济效益和社会效益。
3结论
1) 通过采用3D激光扫描技术对采空区精密探测,安全准确的获取采空区的三维形态和残留矿石空间分布位置并建立采空区实体模型,为残留矿石回收提供依据,从而实现安全高效回采矿石。
2) 在3D激光扫描的基础上,应用绕腰法综合回收残留矿石,不仅能够减少采准工程量,而且能最大程度地提高矿石回收率,到达资源回收的目的。 该方法具有较强的实用性和创新性,并可以在同类矿山中推广应用。
摘要：针对大多数矿山采空区残留资源回收探测中存在人员、设备进入难,精度低、危险高等问题,我们通过采用三维激光扫描技术恰恰克服了以上困难。应用三维激光自动扫描新技术对采空区进行精密探测,能够安全准确地获取采空区的三维形态和矿石空间分布位置,再通过三维建模软件Surpac建立三维可视化实体模型,为回收残留矿石资源提供重要依据;最后通过应用绕腰法综合回收残留矿石,不仅能够减少采准工程量,并把采准与采矿工作很好地结合起来,而且达到了能够高效安全地回采采空区残留矿石目的。工程实例的成功应用,表明此方法在给矿山和国家带来良好的经济社会效益的同时,能够在同类矿山中推广应用。