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作者：陈晓伟;陈雷;李猛;胡成军;宋磊;袁鹏喆;
单位：中煤大同能源有限责任公司;中煤(天津)地下工程智能研究院有限公司;
摘要：三维激光扫描技术被广泛用于长巷道形变监测技术的研究中，但目前的研究存在多次扫描采集到的点云数据基准点移位现象；采集到的相邻点云数据公共特征不明显，多站点云拼接后会导致累计误差增大；超前巷道形变受超前支架的影响。针对上述问题，以传统十字点法中顶底板中点与两帮重点交叉的方法为基础，提出了一种基于最小二乘法的巷道中轴线提取方法。巷道定义的直角坐标系的原点位于激光束发射处，z轴位于激光扫描器的竖向扫描面内；x、y轴均位于仪器的横向扫描面内，中轴线反映了巷道整体的走向和姿态。在巷道掘进完成未受采动影响时，整条巷道进行第一遍扫描，通过最小二乘法确定整条巷道的中心点，将各中心点连接并拟合出一条完整的中轴线。在后续的巷道变形监测中，每监测一次均通过第一次的中点位置进行点云数据叠加，准确获得巷道断面内各个点云的变化情况，进而获得巷道的形变。基于拟合的中轴线构建巷道断面。采用三维激光扫描系统在塔山煤矿30507工作面回风巷对巷道形变进行了测试，结果表明：(1)巷道形变随着测点距工作面距离的增大而变小，且30507工作面回风巷的超前影响范围为150 m，巷道形变的最大点位于底板临近采空区一侧。(2)三维激光扫描和微震监测系统确定的超前范围接近，说明在进入150 m时支护煤体已经开始受力，且巷道形变的最大点位于底板临近采空区一侧，而不是十字点观测法观测的底板，证明三维激光扫描结果更为精确，且极大地降低了作业强度。
关键词：长巷道形变监测;中轴线提取;断面构建;三维激光扫描;最小二乘法;十字点观测法
基金资助：国家自然科学基金项目（52104196）
