Page 155 - 采矿工程中采矿工艺与技术研究

第四章 采矿工程巷道掘进和支护技术

高清摄像头进行组合监控实现井下巷道作业空间全景成像是目前应用最广泛的技
术手段。若想在复杂地质条件下实现煤矿巷道智能掘进，还要依靠透明矿山技
术。通过在掘进装备上固设三维激光扫描装置，实时捕捉巷道空间数据；通过激

光 SLAM、点云算法等对所检测巷道信息做拼接处理，形成巷道三维模型，进而
实现对巷道成形质量的准确监控。3D 激光扫描建模，利用激光扫描仪在物体表
面记录对象点的位置和反射率为基础进行的，由计算机构建被扫描物体 3D 模型。
3D 激光扫描建模技术，能够快速集中的扫描对象，并根据扫描对象的大量数据，

构建对象精确的 3D 模型。激光扫描仪获取的目标点坐标是相对于激光扫描仪本
身的，在构建巷道三维模型前，需将目标点的相对坐标转换为相对大地的绝对坐
标。在激光扫描仪获取目标点的信息后，通过坐标转换程序将其转换以大地坐标
为基准的坐标。对于复杂地质工况复杂，受井下空间狭小、设备多、湿度和粉尘

大、腐蚀介质、照度低、视线阻挡、设备振动大等因素限制，感知元器件的可靠
性、精度与寿命较低，研发高可靠性的传感设备是现阶段亟需解决的问题之一。
3. 精确定位导航技术
煤巷掘进环境复杂多变，设备的精确定位与导航是实现快掘自动化与无无人

化的关键技术之一。国内相关学者对掘进装备的定位导航进行了深入研究，采用
多种传感器融合测绘仪器技术、惯性导航方位检测技术、姿态检验技术、超宽带
TW-TOF 测距技术探索了多种定位方法，笔者对多种定位技术进行了功能原理分
析，针对不同地质条件的煤矿进行不同种类定位技术的组合选用，增加掘进设备

自主移动导航技术的适应性及实用性。
（1）基于机器视觉的位姿监测技术
机器视觉测量具有效率高、非接触测量、抗干扰能力强等优点，已开始逐渐
应用于各种位姿测量。在进行掘进机位姿参数测量时，激光指向仪固定在掘进后

方的巷道中，相机固定在掘进机机身，相机通过对激光指向仪发出的激光束进行
图像采集、处理最终得到掘进机的机身位姿参数。
（2）基于激光测距的掘进机定位技术
通过扇面激光发射器将扇形激光发射到掘进机上，通过掘进机上安装的接受

器接收发射信号，对发射器和接收器之间的距离进行测量。得出掘进机相对于巷
道的位置。

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