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黄金科学技术 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (4): 654-665.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2024.04.080

• 采选技术与矿山管理 • 上一篇    下一篇

基于无人机航测的自然崩落法采矿地表塌陷规律研究

王史文1(),王晟1,凌炜佳2,朱忠华2(),杨鑫源1,沙文忠1,杨家宏1   

  1. 1.云南迪庆有色金属有限责任公司，云南 昆明 650002
    2.南华大学资源环境与安全工程学院，湖南 衡阳 421001
  • 收稿日期:2024-03-25 修回日期:2024-05-13 出版日期:2024-08-31 发布日期:2024-08-27
  • 通讯作者: 朱忠华 E-mail:417541855@qq.com;zzhnihao545@126.com
  • 作者简介:王史文（1982-），男，云南丽江人，工程师，从事矿山测绘与技术管理工作。417541855@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目“水—力耦合作用下卸荷诱导的裂隙体破断实验与灾变机理研究”(51704168);2021年湖南省教育厅青年项目“砂岩型铀矿床全矿域数字化渗透模型构建方法”(21B0446);中铝云南迪庆有色金属有限责任公司科研项目“普朗铜矿采矿自然崩落放矿与地表塌陷规律研究”联合资助

Study on Surface Subsidence Regularity of Block Caving Mining Method Based on UAV Aerial Survey

Shiwen WANG1(),Sheng WANG1,Weijia LING2,Zhonghua ZHU2(),Xinyuan YANG1,Wenzhong SHA1,Jiahong YANG1   

  1. 1.Yunnan Diqing Nonferrous Metal Co. , Ltd. , Kunming 650002, Yunnan, China
    2.School of Resource Environment and Safety Engineering, University of South China, Hengyang 421001, Hunan, China
  • Received:2024-03-25 Revised:2024-05-13 Online:2024-08-31 Published:2024-08-27
  • Contact: Zhonghua ZHU E-mail:417541855@qq.com;zzhnihao545@126.com

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摘要：

自然崩落采矿法会造成一定范围的地表塌陷，是矿山的重大安全隐患。无人机航测在大面积复杂地表监测方面具有安全性好、作业流程简单及精度高的优点，是地表塌陷监测和三维建模的优选技术手段。针对国内最大的自然崩落法矿山，运用无人机航测对该矿山自然崩落法开采诱发的地表塌陷进行非接触监测，开发了无人机航测技术流程，提出了基于无人机航测的地表塌陷三维建模方法，以及三维建模精度分析方法。通过构建三维模型，进行地表塌陷影响区范围分析和塌陷影响区剖面数据分析以及地表塌陷理论分析，研究该矿山2022年3月至2023年3月塌陷区的变化，得到塌陷区变化特点和规律；采用概率积分法对地表塌陷规律进行预测，得出该矿山地表塌陷概率积分法预测值与实测值之间的误差小于0.18 m。研究结果可为该矿山地表治理和泥石流防治提供依据。

关键词: 自然崩落法, 地表塌陷, 非接触监测, 无人机航测, 倾斜摄影测量, 三维建模

Abstract:

The block caving method is known to result in a specific range of surface subsidence，which is a major safety risk in mining operations.UAV aerial survey technology offers numerous advantages，including enhanced safety，simple operation process and high precision in monitoring large and complex surface areas. Therefore，this study concentrates on the largest block caving mine in China，employing UAV aerial survey techniques to remotely monitor surface subsidence caused by block caving mining methods.The development of UAV aerial survey technology has led to the proposal of a 3D modeling method for surface subsidence based on UAV aerial survey.An accuracy analysis method for the 3D modeling process was also presented.By cons-tructing 3D models，analyzing the extent of surface subsidence affected areas，examining profile data of subsidence affected areas，and conducting theoretical analysis，this study investigates changes in the subsidence area of the mine from March 2022 to March 2023. Based on an analysis of the subsidence range and orebody profile within the vein，as well as predictions of surface subsidence using the probability integral method （PIM），it can be inferred that the extent of active subsidence is influenced by the distribution of active drawpoints. Furthermore，by utilizing PIM to forecast subsidence values，a comparison between the calculated and actual subsidence amounts at the Pulang copper mine，the maximum error is less than 0.18 m. The prediction of surface subsidence patterns in this mine can be achieved through the application of the probability integral method，which is grounded in the principles of stochastic medium theory. Utilizing the PIM allows for the anticipation of surface subsidence regularity，thereby facilitating effective surface treatment and mitigation of debris flow within the mine. By integrating 3D modeling with surface subsidence patterns，various recommendations can be formulated for the management of subsidence pits and the development of a drawing plan for the mine.

Key words: block caving method, surface subsidence, noncontact monitoring, UAV（unmanned aerial vehicle）aerial survey, oblique photogrammetry, 3D modeling

中图分类号: 

  • TD325

图1

空中三角测量示意图"

图2

无人机航测流程图"

图3

2023年6月底普朗铜矿地表塌陷区"

图4

相控点示意图"

图5

无人机E2000S"

图6

航线布设"

表1

普朗铜矿地表监测检查点高程与平面定位精度"

检查点编号Dx/cmDy/cmDz/cm
Pt0-0.9088-2.71283.2440
Pt11.26290.31611.3058
Pt2-1.37781.7679-0.6247
Pt30.0986-1.36561.3926
Pt40.4471-1.36150.4562
Pt5-2.9097-1.36152.1513
Pt61.0753-0.1369-2.1694
Pt7-0.2191-3.71320.5928
Pt80.03330.40442.0000
Pt10-0.10492.0767-1.6271
Pt114.07553.3975-1.4745

图7

三维建模流程图"

图8

塌陷区正射影像图"

图9

塌陷影响区范围线（2022年3月28日至2023年3月22日）"

图10

地表塌陷区和3720出矿水平复合图"

图11

3720出矿水平布置图（a）和局部放大图（b）"

图12

部分剖面塌陷区曲线"

图13

塌陷区局部地表图"

图14

真实沉陷值与计算沉陷值对比"

图15

普朗铜矿西北部塌陷范围及放矿点分布"

表2

普朗铜矿地表塌陷量精度评定"

测点编号计算沉陷值/m真实沉陷值/m误差值/m
T12.6942.8720.178
T21.6601.7110.051
T30.5840.6150.031
T40.2130.2440.031
T51.5301.5930.063
T61.5291.6700.141
T73.1333.2300.097
T83.2743.3460.072
T93.2733.3220.049
T100.7200.7670.047
T114.9865.1320.146
T120.8890.9300.041
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