矿业研究与开发

作者：於家成,权安鑫,陈江,吝曼卿,熊伦,卢永雄

关键词：激光雷达;顶板形变监测;点面监测算法;顶板风险评估;Delaunay三角网格划分;DBSCAN密度聚类

针对复杂环境下矿山工作面顶板形变监测高精确度要求,设计了一套基于激光雷达的工作面顶板形变监测系统,开发了配套形变监测数据算法,并对形变风险进行评估.监测系统采用间隔时差扫描获取矿山工作面两期点云数据,经角度变换和ICP配准等预处理后,结合高精度三轴倾角传感器实时校准激光雷达姿态,精确提取顶板点云形态;再利用Delaunay三角网格划分处理两期点云,并创新性地融入点面监测算法,计算第二期中心点与第一期三角面的距离,以提高形变监测精度;最后基于DBSCAN聚类算法提出了形变点云密度聚类滤波算法,识别并标记形变区域,并在此基础上作出风险等级评估,实现顶板形变的智能监测.现场研究结果表明,2024年4月和7月0~5mm 的形变位移范围内处于中风险等级,需要引起关注并采取相对应的监测和管理措施,5~10mm 的形变位移范围内处于低风险等级,需持续监测以防止风险升级;该监测系统在监测精度上达到了1~5mm 的范围,相较于传统监测方法,其精度显著提升,且能够实现形变区域的可视化精准标记.研究结果为矿山安全生产提供了强有力的技术支撑,进一步增强了矿山作业的安全性与可靠性.

来源：2025年第7期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

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