我国的能源结构中,煤炭仍然占据着主导地位,且短时间内这一现状仍将持续。随着开采技术的提升和资源的持续需求,煤矿的深度逐年增加,很多煤矿已经进入到1000～1500m的深度。井筒作为整个矿井的“咽喉”部分,承担生产提升、人员通行、通风排水等重要工作,是安全生产的重中之重,随着开采深度和使用年限的增加,以及厚土表层水土条件变化带来的影响,井筒的安全事故时有发生,井壁、罐道、罐梁等附属设备会发生形变,影响了矿井安全生产。针对煤矿井筒的安全检测方法已经发展了多年,但现有的方法存在效率低,依赖人工,科技含量不足以及精度不够等弊端,相对于传统方法,本文提出了基于惯性导航和三维激光扫描技术的井筒安全检测方法,该方法利用惯性导航三轴位姿信息获取载体轨迹,同时利用点云截断面提取进行形变分析,为井筒安全检测提供了新的方向,具有重要的理论和实践意义。本论文的研究工作主要有以下几个方面:(1)研究了煤矿井筒安全检测的背景和意义,广泛了解了国内外井筒安全检测的现状,总结了不同方法的优缺点,明确了井筒损坏的特征表现,对井筒发生破坏的原因进行了分析,最后得出沿井壁向下的附加应力是造成大部分井筒损坏事故的主要原因。(2)在惯性单元的数据处理中,总结两种惯性导航方式的特点,研究了捷联式惯导的导航原理,利用四元数法计算姿态矩阵,进行了公式推导,给出了其求解方程。在数字计分器的设计中本文采用了矩形法对积分器进行了传递函数的推导,利用差分和最小二乘原理建立了多项式模型,对加速度信号进行了消趋处理,并通过MATLAB编程仿真,得到了较为理想的结果。针对陀螺信号的非平稳性和弱非线性的特点,提出了基于时间序列的ARMA模型,以方差和信噪比为作为消噪效果的评价指标,选取合适的小波系数,并提出了介于软阈值和硬阈值之间的新的阈值函数,通过仿真实验,验证了消噪效果。(3)在点云数据的处理中,提出了基于截断面提取的形变分析方法,引入了 RANSAC算法进行二次曲线拟合,根据里程位置借助法平面进行了截断面的提取,通过求解断面椭圆拟合参数确定其长短半轴,与初始设计值相比较进行形变分析。最后,通过与现有检测数据进行对比,取得了较理想效果。