三維激光掃描儀在玉龍地質(zhì)工作中的應(yīng)用

廖 勛，劉 評，駱壽山

（西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都 854000）

玉龍銅礦位于西藏自治區(qū)昌都地區(qū)江達(dá)縣280°方向平距約60千米處，行政區(qū)劃屬江達(dá)縣青泥洞鄉(xiāng)，為典型的斑巖型銅礦床，由Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ三個(gè)礦體組成[1]。采用露天開采，臺(tái)階高度15m、10m。目前玉龍采區(qū)平臺(tái)地質(zhì)編錄采用地質(zhì)技術(shù)人員現(xiàn)場根據(jù)礦石類型劃分礦巖界線，測量人員運(yùn)用RTK在平臺(tái)坡面坎頂、坎底進(jìn)行點(diǎn)位測量，地質(zhì)人員在礦巖界線和礦石品級發(fā)生明顯變化時(shí)進(jìn)行地質(zhì)取樣，運(yùn)用地質(zhì)羅盤測定礦體和巖層產(chǎn)狀，運(yùn)用DIMINE、CAD等軟件進(jìn)行圖件編制。

1 存在問題

（1）平臺(tái)坡面出現(xiàn)上下分層時(shí)，特別是分層界線在坡面中間時(shí)，受平臺(tái)高度、坡面角，RTK跑竿長度等影響，難以準(zhǔn)確測定地質(zhì)界線標(biāo)高。

（2）礦體和巖層產(chǎn)狀測定對專業(yè)基礎(chǔ)功底的要求較高，進(jìn)行平臺(tái)編錄時(shí)由于所看范圍有限，測試的面不一定代表整個(gè)礦體，同時(shí)受操作人員影響較大，易形成人為誤差。

（3）RTK測量地質(zhì)界線測點(diǎn)，局部地段（特別是靠近山體邊坡時(shí)）受信號影響誤差較大，有的地方甚至沒有信號。

（4）采礦區(qū)地處高原，雨雪天氣較多，平臺(tái)編錄工作不能及時(shí)開展，對后續(xù)采剝計(jì)劃的排布產(chǎn)生一定影響。

（5）礦山目前處于基建期，采區(qū)環(huán)形平臺(tái)未形成，平臺(tái)標(biāo)高從4540m延伸至4500m，臺(tái)階數(shù)量多，同時(shí)由于爆破、采裝、運(yùn)輸?shù)扔绊懀庝浻脮r(shí)較長。

2 三維激光掃描儀工作原理

XR3-CT三維激光掃描儀掃描速率：50KHZ/100KHZ/200KHZ，測距精度：5mm。三維激光掃描儀的主要組成部分包括掃描儀、控制器以及電力供應(yīng)三個(gè)部分[2]。通過激光發(fā)射器發(fā)出激光脈沖信號，經(jīng)物體表面漫反射后，沿相同的路徑反射傳回到接收器，可以計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)P與掃描儀距離S，控制編碼器同步測量每個(gè)激光脈沖橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值β。

3 三維激光掃描儀應(yīng)用于平臺(tái)地質(zhì)編錄

3.1 I號礦體4665m平臺(tái)斑巖銅礦

對比分析結(jié)果：編錄地點(diǎn)I號礦體4665m平臺(tái)，礦石類型為斑巖型銅礦。采用RTK進(jìn)行地質(zhì)編錄，由測量人員根據(jù)地質(zhì)人員要求在坡頂?shù)字付ǖV巖界限處打點(diǎn)，用時(shí)2小時(shí)，后期地質(zhì)人員根據(jù)打點(diǎn)位置采用直線將礦體進(jìn)行連接。采用三維激光掃描儀進(jìn)行編錄，測量三次用時(shí)30分鐘，后期地質(zhì)人員根據(jù)測量拼接數(shù)據(jù)及圖片進(jìn)行界限劃分，斑巖銅礦帶中間有1m寬廢石（發(fā)黃部分），斑巖型銅礦與廢石顏色區(qū)分明顯，RTK編錄礦巖界線與三維激光掃描儀點(diǎn)云數(shù)據(jù)照片編錄礦巖界線基本重合。

圖1 三維數(shù)據(jù)(儀器距編錄位置50m)

3.2 I號礦體4680m平臺(tái)斑巖礦

對比分析結(jié)果：I號礦體4680m平臺(tái)，礦石類型為斑巖型銅礦。圖3中礦巖界線在平臺(tái)坡面中間，RTK無法到達(dá)界限位置，只能通過卷尺測定大概位置，野外用時(shí)2.5小時(shí)，后期將卷尺測點(diǎn)一一相連，形成多段線界限；通過三維激光掃描儀掃描出的高清照片能準(zhǔn)確圈定礦巖界線，形成弧形線段，野外用時(shí)25分鐘，準(zhǔn)確性也得到提高。

圖2 三維數(shù)據(jù)（儀器距編錄位置50m）

3.3 II號礦體4550m平臺(tái)氧化礦

對比分析結(jié)果：Ⅱ號礦體4550m～4560m平臺(tái)，礦石類型為氧化銅礦和褐鐵礦。由于兩者顏色區(qū)分比較明顯，三維激光掃描儀點(diǎn)云數(shù)據(jù)照片能精準(zhǔn)編錄出褐鐵礦與氧化礦的礦巖界線，還能準(zhǔn)確的劃分褐鐵礦走向與傾向，為后期礦體模型的建立提供更可靠的地質(zhì)依據(jù)；同時(shí)野外編錄時(shí)間能節(jié)約2小時(shí)。

圖3 三維數(shù)據(jù)（儀器距編錄位置50m）

4 結(jié)論

（1）XR3-CT三維激光掃描儀采用非接觸式的測量方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，50m范圍內(nèi)能準(zhǔn)確區(qū)分礦巖界限，不用地質(zhì)人員在坡腳下接觸式編錄、也不用測量人員在邊坡邊緣打點(diǎn)，避免了部分坡頂破碎巖層帶來的安全隱患。

（2）XR3-CT三維激光掃描儀采用脈沖式激光測量，點(diǎn)速率近20萬點(diǎn)/秒。掃描速度極快，單平臺(tái)編錄工作最低節(jié)約2小時(shí)以上，同時(shí)可根據(jù)掃描距離不同及礦巖界限顏色差異程度采用不同的檔位來確保掃描圖片的清晰度，達(dá)到高分辨率的目的[3]，便于后期礦巖界限的準(zhǔn)確圈定。

（3）原來結(jié)合RTK進(jìn)行編錄時(shí)，坡頂和坡底之間無法實(shí)測的界線點(diǎn)只能利用卷尺進(jìn)行大概區(qū)分，后期采用多段線進(jìn)行界限線的連接，與真實(shí)的界限還是有細(xì)微差距；利用三維高清圖片及數(shù)據(jù)連接的界限完全可以做到與實(shí)際吻合的程度，后期計(jì)算的爆堆礦石量更為準(zhǔn)確，更有利于損失貧化的管理。

（4）三維激光掃描儀可以利用自身攜帶的拼接功能進(jìn)行多次測量，避免了RTK測量時(shí)出現(xiàn)的無信號現(xiàn)象。