CN108646312A - 一种尾矿库排洪隧洞探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尾矿库排洪隧洞探测方法，通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落，排洪隧洞智能探测系统包括控制平台、机器人移动平台、三维激光探测系统。通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落等。该方法测量效率高，无需人工进入排洪隧洞测量，降低人工劳动强度，提高测量安全性，且测量成本低。

Description

一种尾矿库排洪隧洞探测方法

技术领域

本发明涉及一种尾矿库，尤其涉及一种尾矿库排洪隧洞探测方法。

背景技术

尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故。尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库排洪系统、尾矿库回水系统等几部分组成，其中，排洪系统一般包括排洪隧洞、截洪沟、溢洪道、排水井、排水管等构筑物。

尾矿库排洪隧洞因长期排水造成内壁受压，导致内壁支护混泥土受损，而且所排废水具有腐蚀性，使内部钢筋受酸碱离子腐蚀，导致排洪隧洞内部结构强度下降而产生破坏，包括磨损、变形、裂缝、垮落、淤堵等典型破坏形式。

现有技术中，尾矿库安全在线监测技术手段主要应用于坝体周边，如位移、降雨量、干滩长度、浸润线等监测信息，未对排洪隧洞等隐蔽工程进行探测、监测，尾矿库排洪系统的相关设计和安全专篇也规定对其定期进行检测，但是由于尾矿库排洪隧洞的工程结构复杂，一般探测和监测手段难以部署实施，若长期不对排洪隧洞进行检查、探测、维修，会致使堵塞、塌陷等隐患，排洪隧洞一旦出现故障或洪水排泄不顺畅，则对尾矿库造成的危害非常大，甚至会产生灾害性的恶果。主要体现为：洪水漫顶，漫坝溃坝、尾矿积坝坝坡滑坡失稳、泄露尾砂等。

目前，排洪隧洞研究多集中在设计优化、排洪演算、水力计算、工程实践上，针对使用中的隧洞的探测方法研究较少。用自动化检测装备进行排洪隧洞探测的相关文献还不可见，尾矿库排洪隧洞探测以人工为主，存在劳动强度大，工作环境危险、工作效率较低、可靠性差等问题。

现有技术一：

在尾矿库排洪隧洞建设初期，通过安装数量众多的应力计、位移计、钢筋计等传感器，形成永久性监测系统，实时监测各个测点变形及应力变化情况。

现有技术一的缺点；

(1)未安装监测传感器的老尾矿库无法监测排洪隧洞内部变形情况；

(2)监测系统安装为一次性的，监测点可靠性无法保证，监测成本高，需要考虑传感器供电、数据采集、数据传输及通讯等问题，若传感器损坏，无法维修和重新布点，导致无法监测排洪隧洞内部变形情况；

(3)监测精度和监测点数量相关，若传感器布点多，监测成本高；若监测点数量少，监测精度差。

现有技术二：

人工携带全站仪或扫描仪等仪器进入尾矿库排洪隧洞内探测，对于长期未进入排洪隧洞，测量人员需要携带氧气瓶进入。

现有技术二的缺点：

(1)劳动强度大，作业效率低；

(2)由于排洪隧洞环境不适合人工长时间作业，且洪水具有一定的不确定性和延迟性，人工探测隧洞危险性较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种尾矿库排洪隧洞探测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的尾矿库排洪隧洞探测方法，通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落，所述排洪隧洞智能探测系统包括控制平台、机器人移动平台、三维激光探测系统；

所述控制平台无线遥控机器人移动平台，三维激光探测系统搭载在机器人移动平台上进行三维空间形态探测，在测量过程中，控制平台遥控机器人移动平台进入尾矿库排洪隧洞，移动过程中，三维激光探测系统实时采集排洪隧洞内壁三维点云数据，通过同步定位成图技术，形成排洪隧洞三维形态，机器人移动平台通过无线传输三维点云数据和视频图像数据实时传输给控制平台，排洪隧洞智能探测系统通过空间三维形态数据分析排洪隧洞的裂缝、变形、淤堵、垮落情况，评估排洪隧洞安全性。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的尾矿库排洪隧洞探测方法，通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落等。该方法测量效率高，无需人工进入排洪隧洞测量，降低人工劳动强度，提高测量安全性，且测量成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的尾矿库排洪隧洞探测方法结构示意图。

图2为本发明实施例二提供的尾矿库排洪隧洞探测方法结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的尾矿库排洪隧洞探测方法，其较佳的具体实施方式如图1所示：

通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落，所述排洪隧洞智能探测系统包括控制平台、机器人移动平台、三维激光探测系统；

所述控制平台无线遥控机器人移动平台，三维激光探测系统搭载在机器人移动平台上进行三维空间形态探测，在测量过程中，控制平台遥控机器人移动平台进入尾矿库排洪隧洞，移动过程中，三维激光探测系统实时采集排洪隧洞内壁三维点云数据，通过同步定位成图技术，形成排洪隧洞三维形态，机器人移动平台通过无线传输三维点云数据和视频图像数据实时传输给控制平台，排洪隧洞智能探测系统通过空间三维形态数据分析排洪隧洞的裂缝、变形、淤堵、垮落情况，评估排洪隧洞安全性。

所述三维激光探测系统包括激光测距模块、数据采集和存储模块、惯性测量单元、通讯模块，将激光测距模块采集的三维点云数据和惯性测量单元测量的数据进行实时同步，数据采集和存储模块将每个时间点采集的距离信息、角度信息、移动速度和加速度信息进行匹配，通过同步定位成图技术，移动测量出尾矿库排洪隧洞三维空间形态，然后通过通信模块传输给控制平台，进行排洪隧洞安全性分析。

所述机器人移动平台包括履带式移动系统、运动控制模块、供电模块、通讯模块、机械臂和视频图像系统，机器人移动平台结合排洪隧洞环境，进行防水、防潮、防冲击碰撞，具备越障、抗洪水冲击功能。

所述机械臂用于智能探测系统移动过程中，控制平台通过视频图像系统观看排洪隧洞内部环境，若排洪隧洞内有障碍物、淤泥等，机械臂能够开展清除障碍物、淤泥工作，使机器人移动平台继续进行探测。

所述通讯模块用于进行机器人移动平台运动控制、视频图像系统实时传输、三维激光扫描系统数据传输，若排洪隧洞距离长，通过在排洪隧洞内设无线通讯中继模块，延长无线传输距离。

所述供电模块给机器人移动平台和三维激光扫描系统进行供电。

如图2所示，在所述尾矿库排洪隧洞内架设有智慧线，所述智慧线内部设有工业以太网通信线缆、长距离稳压供电线缆、无线射频天线和定位传感器，在排洪设施内形成稳定的无线信号覆盖，为排洪隧洞内的三维激光探测系统、机器人移动平台、传感器提供数据通信手段，所述智慧线具有分布式供电功能。

本发明的尾矿库排洪隧洞探测方法，通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落等。该方法测量效率高，无需人工进入排洪隧洞测量，降低人工劳动强度，提高测量安全性，且测量成本低。

具体实施例：

如图1、图2所示，通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落等。该系统包括：控制平台、机器人移动平台、三维激光探测系统等。

控制平台无线遥控机器人移动平台，三维激光探测系统搭载在机器人移动平台进行三维空间形态探测。在测量过程中，控制平台遥控机器人移动平台进入尾矿库排洪隧洞，移动过程中，三维激光探测系统实时采集排洪隧洞内壁三维点云数据，通过同步定位成图技术，形成排洪隧洞三维形态。移动机器人通过无线传输三维点云数据和视频图像数据实时传输给控制平台，智能探测系统通过空间三维形态数据分析排洪隧洞的裂缝、变形、淤堵、垮落等情况，评估排洪隧洞安全性。

机器人移动平台包括：履带式移动系统、运动控制模块、供电模块、通讯模块、机械臂和视频图像系统等。机器人移动平台结合排洪隧洞环境复杂特点，进行了防水、防潮、防冲击碰撞设计，具备越障、抗洪水冲击等功能。

三维激光探测系统包括：激光测距模块、数据采集和存储模块、惯性测量单元、通讯模块等。将激光测距模块采集的三维点云数据和惯性测量单元测量的数据进行实时同步，数据采集和存储模块将每个时间点采集的距离信息、角度信息、移动速度和加速度信息进行匹配，通过同步定位成图技术，可移动测量出尾矿库排洪隧洞三维空间形态。然后通过通信模块传输给控制平台，进行排洪隧洞安全性分析。

机械臂用于智能探测系统移动过程中，控制平台可以通过视频图像系统观看排洪隧洞内部环境，若排洪隧洞内有障碍物、淤泥等，机械臂可以开展清除障碍物、淤泥等工作，使机器人移动平台继续进行探测。

通讯模块主要进行机器人移动平台运动控制、视频图像系统实时传输、三维激光扫描系统数据传输等。

在排洪隧洞内设无线通讯中继模块，延长无线传输距离，适应排洪隧洞距离长、弯道多等环境特征。

供电模块给机器人移动平台和三维激光扫描系统进行供电。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，通过控制排洪隧洞智能探测系统进入排洪隧洞，对隧洞内壁进行三维形态探测，探测排洪隧洞是否有裂缝、变形、淤堵、垮落，所述排洪隧洞智能探测系统包括控制平台、机器人移动平台、三维激光探测系统；

所述控制平台无线遥控机器人移动平台，三维激光探测系统搭载在机器人移动平台上进行三维空间形态探测，在测量过程中，控制平台遥控机器人移动平台进入尾矿库排洪隧洞，移动过程中，三维激光探测系统实时采集排洪隧洞内壁三维点云数据，通过同步定位成图技术，形成排洪隧洞三维形态，机器人移动平台通过无线传输三维点云数据和视频图像数据实时传输给控制平台，排洪隧洞智能探测系统通过空间三维形态数据分析排洪隧洞的裂缝、变形、淤堵、垮落情况，评估排洪隧洞安全性。

2.根据权利要求1所述的尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，所述三维激光探测系统包括激光测距模块、数据采集和存储模块、惯性测量单元、通讯模块，将激光测距模块采集的三维点云数据和惯性测量单元测量的数据进行实时同步，数据采集和存储模块将每个时间点采集的距离信息、角度信息、移动速度和加速度信息进行匹配，通过同步定位成图技术，移动测量出尾矿库排洪隧洞三维空间形态，然后通过通信模块传输给控制平台，进行排洪隧洞安全性分析。

3.根据权利要求2所述的尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，所述机器人移动平台包括履带式移动系统、运动控制模块、供电模块、通讯模块、机械臂和视频图像系统，机器人移动平台结合排洪隧洞环境，进行防水、防潮、防冲击碰撞，具备越障、抗洪水冲击功能。

4.根据权利要求3所述的尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，所述机械臂用于智能探测系统移动过程中，控制平台通过视频图像系统观看排洪隧洞内部环境，若排洪隧洞内有障碍物、淤泥等，机械臂能够开展清除障碍物、淤泥工作，使机器人移动平台继续进行探测。

5.根据权利要求1所述的尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，所述通讯模块用于进行机器人移动平台运动控制、视频图像系统实时传输、三维激光扫描系统数据传输，若排洪隧洞距离长，通过在排洪隧洞内设无线通讯中继模块，延长无线传输距离。

6.根据权利要求1所述的尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，所述供电模块给机器人移动平台和三维激光扫描系统进行供电。

7.根据权利要求1至6任一项所述的尾矿库排洪隧洞探测方法，其特征在于，在所述尾矿库排洪隧洞内架设有智慧线，所述智慧线内部设有工业以太网通信线缆、长距离稳压供电线缆、无线射频天线和定位传感器，在排洪设施内形成稳定的无线信号覆盖，为排洪隧洞内的三维激光探测系统、机器人移动平台、传感器提供数据通信手段，所述智慧线具有分布式供电功能。