[发明专利]一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法及装置

说明书

本发明提出一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法，包括以下步骤：驱动激光雷达沿与巷道轴线同向路线进行运动，其中在路线上有若干等距设置的基准重置点；对巷道扫描，采集巷道断面的三维点云数据；判断激光雷达是否到达基准重置点，若到达令激光雷达处于静止状态连续测量多次巷道断面的三维点云数据，否则转至驱动激光雷达沿与巷道轴线同向路线进行运动的步骤；根据三维点云数据，生成巷道端面的第一点云数据矩阵。本发明方法能够获取到巷道围岩的3D点云数据，从3D点云数据中逆向建模得到围岩的三维位置信息，从而实现对井下巷道围岩变形量精确监测与计算。本发明还提出一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测装置。

技术领域

本发明涉及巷道围岩检测技术领域，尤其涉及一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法及装置。

背景技术

煤矿井下围岩变形随着井下开采深度和长度的增加而成增长趋势，因此加强对煤矿井下巷道围岩的检测刻不容缓。目前对井工煤矿巷道围岩的监测通常采用压力传感器实现。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：1.由于井工煤矿的巷道长，断面面积大，若要对整个巷道布设压力传感器，需要布设的数量大，极为耗费人力物力财力；2.由于压力传感器布设数量大，导致检修耗时长且难以实施；3.根据压力计算围岩变形的原理限制，所获得的变形量精度不高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法及装置。

为达到上述目的，本发明的第一方面提出了一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法，包括以下步骤：

驱动激光雷达沿与巷道轴线同向路线进行运动，其中在路线上有若干等距设置的基准重置点；

对巷道扫描，采集巷道断面的三维点云数据；

判断激光雷达是否到达基准重置点，若到达则令激光雷达处于静止状态连续测量多次巷道断面的三维点云数据，否则转至驱动激光雷达沿与巷道轴线同向路线进行运动的步骤；

根据三维点云数据，生成巷道端面的第一点云数据矩阵。

本发明方法能够获取到巷道围岩的3D点云数据，从3D点云数据中逆向建模得到围岩的三维位置信息，从而实现对井下巷道围岩变形量精确监测与计算。

根据本发明的一个实施例，煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法还包括以下步骤：

间隔预设时间后，按照如上述第一方面所述的煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法生成与上次巷道断面相同位置的第二点云数据矩阵；

将第二点云数据矩阵与第一点云数据矩阵相减，获取巷道围岩的变形量矩阵；

判断变形量矩阵中每个元素的绝对值是否大于阈值；

在判断结果为是的情况下，将超出阈值的元素对应的巷道位置标记为需要再次测量的位置。

根据本发明的一个实施例，煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法还包括以下步骤：

计算得到所述超出阈值的元素所对应的巷道横断面所在位置；

以所述巷道横断面为中位面的预定宽度的区域进行多次全息扫描；

对多次采集的三维点云数据取算术平均值，形成第三点云数据矩阵。

根据本发明的一个实施例，煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法，还包括以下步骤：

将所述第一点云数据矩阵与所述第三点云数据矩阵进行对比，获得所述区域的围岩变形量；