打开文本图片集

摘  要：岩体结构面特征分析工作是保证地下矿山开采安全性的重要前提，传统的岩体结构面特征分析工作依靠人工测量，深入性和全面性不足，数字式全景钻孔摄像技术的出现，使得矿山岩体结构面特征的测绘工作迎来了新的发展契机。本次研究，主要就数字式全景钻孔摄像技术在应用原理以及实际在矿山岩体结构面特征分析中的应用进行了讨论。希望通过本文的阅读，能够给数字式全景钻孔摄像技术相关领域的研究者或工作者提供一定的帮助和启发。

关键词：数字式全景钻孔摄像技术；地下矿山；岩体结构面特征

岩体结构面在地下矿山的开采工作中具有十分重要的意义，是岩体的主要支撑和控制结构，因此，了解结构面几何特征，就能够更好的掌握地下矿区上覆岩体结构的渗流特性以及稳定性，这便于在实际的矿山开采工作中，更好的避免注入塌陷、涌水等严重地质灾难的发生，保证矿山开采的安全性[1]。传统的岩体结构面几何特征测绘工作主要以人工测量为主，这种测量的偏差较大，而且受限于测量的方式和工具，很难深入到岩体结构面内部，因此一般只能够对岩石露头处结构面几何特征进行获取，实际的客观性和代表性差。数字式全景钻孔摄像技术的出现，则在一定程度上解决了传统人工测量存在的问题，提升了测量的准确性并且可以深入到结构面内部进一步获取产状以及开度等关键信息[2]，但目前来看，其钻进方向选择上如果缺少多样性和科学性，仍旧可能导致测量偏差的出现，这是在实际应用中需要注意的问题。

一、数字式全景钻孔摄像技术的应用原理

数字式全景钻孔摄像系统的组成较为简单，一般包括360°全景钻探摄像头、主机以及绞机等构成，其实际工作原理，就是选择合适的下钻点位与方向进行钻进，获取圆柱形钻孔孔壁的高清全景图像，通过解析圆柱的展开图像，了解钻孔区域的掩体结构面几何特征，而通过连续钻孔摄像取样，最终就能够得到目标区域的岩体结构面几何特征。

在实际的应用中，钻孔钻取的圆柱孔与结构面之间一般呈椭圆形交界面，将钻孔拍摄得到的圆柱形孔壁图像展开，椭圆交界面就可以拟合为固定的单周正弦曲线，利用这个图像，可以计算出结构面的倾向和倾角。

但如前言所述，数字式全景钻孔摄像技术的应用，一般是采取某一方向直线上的连续取样，观测频率难以代表真实频率的，导致得到的产状信息出现偏差，因此在实际的测量工作中，还应该注意做好该偏差的修正计算。

二、数字式全景钻孔摄像技术的应用分析

2.1 测量结果分析

本次研究最深钻孔长度为111.5米，孔口套管长度2.5米，因此，分析长度为2.5-111.5米之间的情况，经过拟合解析，得知结构面上段，即60米以上部分，发育较多，结构面粗糙，岩体破碎情况较为严重，而60米以下部分，发育少，以张开充填型为主，开度小，岩体完整度高。

不同倾角与结构面条数之间关系见下表1所示：

修正后，倾角与结构面条数的关系如下表2所示：

以此为依据，计算出钻孔内4组优势发育面的平均产状，分别见下表3所示：

2.2 测量结果校验

将结构面测井数据与数字式全景钻孔摄像技术结果进行对比，随机选取3个结构面数据，其测井深度分别为33.01米、76.29米以及107.64米，而岩芯钻孔结构面深度数据则分别为32.99米、76.30米以及107.61米，两组深度数据差异并不显著，可以认为结果一致。

结果与表3结果对比发现人工测量与钻孔摄像技术的测量结果，倾向差异不显著，误差在2%左右，但是倾角差异较大，误差达到10%，分析原因，一方面是钻孔摄像技术计算的是钻孔内部的信息，延展后的计算存在一定的偏差；另一方面，如上文所言，人工测量本身只能针对露头岩体结构的产状进行测量，而钻孔摄像技术测量存在高程跨度，二者之间在倾角上存在一定的偏差是符合逻辑的。

2.3 扰动分析

通过对于岩体结构面的几何特征测算，能够对岩体结构面发育规律进行预测，由于本次研究中的地下矿山采用的是崩落采矿法，因此地面塌陷情况比较严重，塌陷后，形成一个塌陷扩展区，从测量结果来看，上部岩体破碎情况严重，东西向结构面增加，证明扰动已经导致了岩体结构的纵深扩散以及向塌陷区的水平扩散。

三、结束语

总而言之，数字式全景钻孔摄像技术在矿山结构面测量工作中的应用，具有一定的实际意义，解决了人工测量受限于地形而测量难度大的问题，不过从相关研究结果来看，由于钻孔取向的问题，其准确性和客观性不足，本次研究中，采用连续钻孔取样的方式，经验证，其结果具有一定的准确性，很好的提示了采矿扰动对岩体结构面的影响。

参考文献：

[1]邹先坚，王川婴，宋欢. 全景钻孔图像自动识别技术在工程实践中的应用研究 [J]. 应用基础与工程科学学报， 2022， 30 （01）： 246-256.

[2]李兰新. 覆岩结构裂隙数字式全景钻孔摄像观测分析 [J]. 中国煤炭， 2018， 44 （06）： 42-45.