矿用三维激光扫描测量系统的研制

研制出具有自主知识产权的矿用三维激光扫描测量系统。分析了激光测距的工作原理,设计了系统结构与镜头防护方法;研究了系统综合通讯方法,开发了系统控制软件,实现了运动控制、数据通讯、上位机显示、三维重建等功能。现场试验表明,系统可准确测量空区三维形态,计算空区相关参数,为采空区安全评价与综合治理提供可靠技术手段。

地下空间三维激光扫描等分辨率方法研究

针对传统三维激光等角扫描方法存在空间分辨率不均匀问题,提出一种三维激光扫描等空间分辨率方法。扫描仪采用轴向优先模式进行扫描,将每一周扫描轨迹分成N等分,每一分割点为关键点,根据m-1周关键点测量距离值和预设的相邻点间距值估算第m周中关键点的位置及相邻关键点之间的扫描时间,然后进行第m周扫描,再估算第m＋1周中关键点的位置以及相邻关键点之间的扫描时间,直至完成空间整体测量。建立了基本的数学模型,试验结果表明螺旋等距方法的点云数量比传统等角径向优先方法、等角轴向优先方法分别提高84.81%和74.77%,效率提高了20%,为地下空间三维激光扫描等分辨率测量提供解决方案。

尾矿库安全在线监测系统供电技术研究

针对目前尾矿库安全在线监测系统供电条件恶劣、频繁断电等问题,开发了具备高可靠性、适应矿山恶劣环境的不间断智能供电技术与装置。在突然断电情况下,系统会自动无缝切换到智能供电装置供电,同时设计了风光互补冗余供电系统,保障监测系统不断电、监测数据不丢失。实验证明,智能供电装置是尾矿库安全在线监测系统稳定运行的可靠保障。

地下采空区探测技术研究

本文在阐述了地下采空区探测必要性的基础上,对采空区探测技术方法进行了分类,分析了各探测方法的工作原理及优缺点,提出了三维激光扫描技术将成为未来采空区探测技术发展趋势,为采空区综合治理提供解决方案。

基于FBG的矿山安全监测传感器特性研究

在FBG传感原理的理论分析基础上,应用FBG传感技术对用于矿山安全监测的光纤中心波长变化特性进行了试验研究。通过采用恒温箱和压力机对安装在岩块上FBG传感器的温度和应变传感特性进行了试验,并对试验结果进行分析。试验结果表明,光纤Bragg光栅的波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,且重复性较好。试验验证了光纤Bragg光栅传感技术检测矿山岩块介质温度和应变变化的有效性,为光纤Bragg光栅传感技术在矿山工程结构健康监测提供了理论依据和试验数据,对矿山安全监测具有借鉴作用和重要意义。

采空区三维激光扫描智能化监测技术研究与应用

研制出基于三维激光扫描技术的采空区智能化监测系统,实现空区无人自动化监测。系统通过导轨自动伸入空区测量,将采集的点云数据传输到地面控制中心,通过软件处理获得空区三维形态,将多期测量数据进行对比,分析空区相对变形状况。试验表明,系统可准确判断空区变形位置和体积,为采空区智能化监测提供技术支撑。

复杂空区残留矿体探查技术研究

复杂残留矿体空区形态未知、环境恶劣、测量人员无法进入,为了回收残留矿体,采用自主研制的BLSS-PE测量空区三维形态,并与英国C-ALS测量结果进行对比,试验结果表明BLSS-PE可以准确、高效测量采空区,为残矿回采提供数据支撑。

基于三维激光扫描技术的料位检测试验研究

针对传统料位检测方法存在的易受粉尘影响、可靠性差、测量点少等问题,开展三维激光扫描技术在料位检测中的试验研究。试验结果表明,三维激光扫描技术可快速、全面、准确地测量料位高度,实现料位三维可视化,为选矿过程控制提供准确数据,防止料仓排空或者溢出,提高矿山安全生产水平。

FBG传感技术在矿山地压监测中的应用

在分析光纤Bragg光栅传感(FBG)原理的基础上,提出基于FBG的地压监测系统。在承德铜兴矿业有限责任公司建立该地压监测系统,实时监测岩体的位移和压力变化。监测结果表明,FBG传感技术可有效监测岩体位移和压力变化,可靠性和稳定性较好,具有广阔的应用前景。

矿山一体化空间信息测量仪的研制

针对目前矿山空间信息测量仪器存在操作复杂、测量效率低、便携性差、集成化程度低等问题,研制了一种操作简单、高效、手持式的一体化空间信息测量装置,该装置根据相位法计算测量距离,结合倾角和方位角计算空间点的三维坐标。开发了测量仪的硬件系统,具备自主供电、数据测量与本地化储存、无线通讯等功能,实现手持测量空间三维形态;开发了系统测量软件平台,实现通讯接口及测量参数配置、实时测量坐标显示、空间对象实体建模及三维形态展示、模型分析与评估等功能。在矿山井下进行试验,测量仪可快速测量未知区域空间点的三维坐标,测量距离最远达83 m,测量误差小于1 cm,具有操作简单、高效、便携等特点,试验结果证明系统的有效性和可靠性,满足矿山空间信息一体化测量需求。

微波成像技术在特大采空区探测中应用

针对某矿特大采空区粉尘严重、水汽大等恶劣条件,三维激光扫描技术无法满足需要,采用微波成像技术探测采空区三维形态,计算采空区体积,为采空区综合治理提供可靠数据,保障矿山安全生产。

采空区三维激光扫描空间分辨率增强方法

地下金属矿山开采形成的采空区已成为危及矿山安全生产的主要灾源之一,对矿产资源安全开采和矿区周边环境构成威胁,三维激光扫描技术能精确地获取采空区三维空间形态,已成为采空区高精度探测的主要手段。采空区传统等步距角扫描方法具有空间分辨率不均匀、效率低等缺点。结合采空区空间形态不规则等特点,提出采空区三维激光扫描空间分辨率的增强方法,推导了调节螺旋线间距和扫描轨迹上激光点间距的计算公式。矿山采空区扫描试验结果验证了方法的有效性,提高了三维激光扫描的空间分辨率,为采空区三维形态高精度获取提供了解决方案。

某尾矿库基于ZigBee传感网络的在线监测系统

目前国内尾矿库安全在线监测系统的设计施工过程中,往往存在系统结构复杂、施工困难、后期维护成本高等一系列问题,为改变这种现状,设计基于ZigBee传感网络的具有自愈自组网功能的尾矿库安全在线监测系统并在某尾矿库进行试验应用。基于分布式采集理念,搭建ZigBee无线传感器采集传输网络,在尾矿库监测范围内以无线方式传输各种采集数据,发挥ZigBee技术在低功耗和自愈自组网方面的优点,对现场数据进行实时采集、存储、查询等操作,降低现场施工难度,大大提高系统通信的稳定性,还能方便地对系统进行扩容和变更,从而满足对尾矿库安全状况进行长期高效实时监测的要求。

地下采空区综合探测技术研究与应用

针对矿山地下采空区形态、位置及分布等未知情况,结合矿山地质地形、岩层电性、开采资料,提出了一种综合探测技术,首先采用瞬变电磁法探测出采空区群分布情况,然后用三维激光扫描技术精确探测采空区形态,为矿山安全开采提供数据支撑。

尾矿库在线监测系统故障诊断技术研究

针对目前尾矿库安全在线监测系统故障诊断实时性差、准确率低等问题,探究了设备供电、运行、通讯等故障诊断技术,建立了故障诊断流程,开发了故障远程控制处理系统。试验证明,故障诊断技术是尾矿库安全在线监测系统稳定运行的可靠保障。

一种自适应分辨率的三维激光扫描测量方法

提出了一种自适应分辨率的三维激光扫描测量方法。通过建立三维激光扫描仪扫描步距与被测目标表面点之间的距离l、距离增量Δl与距离方差d之间的关系,从而动态调整三维激光扫描仪在被测目标表面实施扫描时的空间分辨率分布,实现被测目标表面等分辨率扫描。

微震监测技术在矿山民采定位中的应用

矿山民采活动带来大量的不明采空区,使得生产作业人员生命安全受到威胁,国家矿产资源严重浪费。微震监测技术是通过检测岩体破坏产生的弹性应力波来定位其发生的震源位置。民采活动一般通过凿岩爆破的方式进行,岩体破坏会产生弹性应力波,因此可以通过震源定位技术找到民采作业区域。研究结果表明,微震监测技术能够很好地探明民采活动区域,在具有民采活动的矿山具有重大的应用价值。

极端环境下尾矿库在线监测技术研究

尾矿库是金属矿山的重要高势能危险源,一旦发生事故,将对矿山乃至下游人民群众的生命财产带来严重威胁。由于尾矿库地处偏远,自然环境恶劣,常处于暴雨、雷电、大风等极端气象条件下,尾矿库在线监测系统的安全性和可靠性受到了严重威胁。为此,针对极端气象条件下的尾矿库安全在线监测需求,重点研发了高可靠性泛在信息采集装置、智能分布式供电技术与装置、混合式自愈Mesh网络通信技术与装备、尾矿库应急指挥手持终端等关键技术和设备,大幅提升了尾矿库安全在线监测系统的工业适应性。

尾矿库在线监测系统建设问题分析

以江西大吉山钨业有限公司2#尾矿库在线监测系统的建设过程为对象,对工程建设期间遇到的一系列问题进行深入的分析研究,采取一系列的针对性措施保证系统运行的稳定性。实践表明,对于尾矿库在线监测系统,以光纤环网为主干网的分布式网络架构、系统防雷和高防护设计、针对性的修正措施等,可以有效提高系统运行的稳定性。这些研究成果对我国尾矿库在线监测系统的广泛建设具有普遍参考价值。

地压监测系统在充填法矿柱回采中的应用

某磷矿试验盘区以残留矿柱作为空区的支撑体系,随着暴露时间的延长出现矿柱破坏情况,为防止严重灾害出现,开展了空区处理工作,对残留矿柱进行回采,并对空区的周边区域进行了综合地压活动监测,为矿柱回采过程中的科学决策提供了有力的依据,保障了矿柱回采作业的顺利进行。