現(xiàn)代科技在礦山的應(yīng)用課件

1、封面頁 （設(shè)計(jì)好之后可以刪掉這個文本框哦）現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在礦山開采工程中的應(yīng)用 在六大系統(tǒng)、采礦過程以及采礦工藝方面的應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在礦山六大系統(tǒng)中的應(yīng)用 1現(xiàn)代科技在采礦工藝上的改進(jìn)3現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在采礦過程中的應(yīng)用 2現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在礦山六大系統(tǒng)中的應(yīng)用監(jiān)控檢測系統(tǒng)井下人員定位系統(tǒng)井下人員緊急避險系統(tǒng)壓風(fēng)自救系統(tǒng)供水施救系統(tǒng)通訊系統(tǒng)監(jiān)控檢測系統(tǒng) 隨著3s技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代礦山監(jiān)測監(jiān)控已經(jīng)從以往靠布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)人工讀取數(shù)據(jù)的方式向衛(wèi)星實(shí)時監(jiān)控自動讀取數(shù)據(jù)的方向發(fā)展。 而隨著井下生產(chǎn)范圍轉(zhuǎn)移和擴(kuò)大，礦井下地壓監(jiān)測范圍不斷擴(kuò)大導(dǎo)致地壓監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)量呈幾何倍數(shù)擴(kuò)大，致使原電話線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常產(chǎn)生數(shù)

2、據(jù)堵塞，系統(tǒng)死機(jī)和掉線斷網(wǎng)等問題。 光纖作為信息載體時具有頻帶寬、損耗低、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、工作性能可靠、成本不斷降低等優(yōu)點(diǎn)，因此用光纖替代傳統(tǒng)的電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，可以有效解決數(shù)據(jù)傳輸量增大與網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸日益突出的矛盾。 井下人員定位系統(tǒng)由無線編碼發(fā)射器、數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備 、數(shù)據(jù)傳輸額網(wǎng)絡(luò)、地面中心軟件系統(tǒng)及服務(wù)器構(gòu)成。 其工作原理為：系統(tǒng)人員定位分站的無線收發(fā)數(shù)據(jù)板將低頻的加密數(shù)據(jù)載波信號經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)送；人員隨身攜帶的標(biāo)識卡進(jìn)入低頻的發(fā)射天線工作區(qū)域后被激活（未進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域標(biāo)識卡不工作），同時將加密的載有目標(biāo)識別碼的信息經(jīng)卡內(nèi)高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去；接收天線接收到標(biāo)

3、識卡發(fā)來的載波信號，經(jīng)分站主板接收處理后，提取出目標(biāo)識別碼通過通過遠(yuǎn)距離通訊線送地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)，完成礦井人員自動跟蹤定位管理 。 除進(jìn)行定位以外，還可以在人員的識別卡上安裝不同的功能模塊，使其完成實(shí)時的呼叫應(yīng)答等功能。井下緊急避險系統(tǒng) 井下突發(fā)緊急情況下為遇險人員提供生命保障的有機(jī)整體,主要由避險路線、自救器、緊急避險設(shè)施、應(yīng)急預(yù)案及管理體制等部分構(gòu)成。 井下緊急避險設(shè)施主要有自救器、救生艙、避難所和防透水型固定式避難所。 通訊系統(tǒng) 礦山通訊系統(tǒng)的建設(shè)是礦山六大系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)的重點(diǎn)。井下作業(yè)之間的通訊、井下與井上管理部門的通訊以及其他的通訊在礦山中是十分重要的，不僅在日常生產(chǎn)中通能夠保證各個作

4、業(yè)面之間的協(xié)調(diào)，同時也有利于井上生產(chǎn)管理人員根據(jù)井下情況進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，在發(fā)生緊急情況時還能夠及時地通過通訊系統(tǒng)了解井下實(shí)時情況，使救援更加高效。 通訊系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)應(yīng)該覆蓋全礦，在監(jiān)控檢測系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。在礦山中將電話線網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楣饫w網(wǎng)絡(luò)不僅可以增大信息傳輸量，而且可以使信息的傳輸更加穩(wěn)定，高效。另外，隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，很多輔助通訊設(shè)施也被應(yīng)用于礦山，例如，透地通訊系統(tǒng)。 當(dāng)災(zāi)難或事故發(fā)生時，井下與地面的光纖鏈路極易受到損壞，導(dǎo)致地面與井下無法建立通信連接，救助救援缺乏現(xiàn)場第一手的信息資料，將為應(yīng)急救災(zāi)帶來極大的難度。透地通信系統(tǒng)作為光纖鏈路的備份通信手段，可在光纖

5、主鏈路受損下，為地面和井下提供雙向的語音和數(shù)據(jù)通信，而不受周邊環(huán)境變化等影響，是救生艙/避難硐室首選的無線通信技術(shù)。 移動便攜型隔爆型普通型現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在采礦過程中的應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)13采礦遙控和自動控制技術(shù)2其他智能化技術(shù)在采礦中的應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)在采礦中的應(yīng)用 采礦業(yè)是一種勞動條件惡劣、風(fēng)險大的生產(chǎn)行業(yè)。因此，采礦業(yè)迫切要求開發(fā)各種不同用途的機(jī)器人以取代人類從事在這種危險環(huán)境中的工作。此外，采掘工藝一般比較復(fù)雜，很難用一般的自動化機(jī)械完成。采用帶有一定智能并且具有相當(dāng)靈活度的機(jī)器人是目前最理想的方法。 目前國內(nèi)已經(jīng)投入使用或者正準(zhǔn)備投入使用的機(jī)器人主要有特殊煤層采掘機(jī)器人 、噴漿機(jī)器人 、隧道

6、鑿巖機(jī)器人 、智能巡檢機(jī)器人。國外最新研制的有美國的月球采礦機(jī)器人以及韓國的深海采礦機(jī)器人。 特殊煤層采掘機(jī)器人 目前，一般都用綜合機(jī)械化采煤機(jī)采煤，但對于薄煤層的特殊情況，采用遙控機(jī)器人進(jìn)行特殊煤層的采掘是最佳的方法。 特殊煤層采掘機(jī)器人能拿起各種工具，比如高速轉(zhuǎn)機(jī)、電動機(jī)和其它采爆器械等，并且能操作這些工具。該機(jī)器人的肩部應(yīng)裝有強(qiáng)光源和視覺傳感器，這樣能及時將采區(qū)的情況傳送給操作人員。操作人員可以根據(jù)實(shí)時傳輸?shù)漠嬅婕皶r地修改指令對其運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，使其更好地實(shí)現(xiàn)爆破、開采煤層的功能，既不會造成資源的浪費(fèi)，又降低了人工采煤產(chǎn)生的一系列費(fèi)用。 鑿巖機(jī)器人 中南大學(xué)多年來對隧道鑿巖機(jī)器人進(jìn)行了

7、前期研究。1998年開始了隧道鑿巖機(jī)器人工程樣機(jī)的開發(fā)，現(xiàn)已完成樣機(jī)研制。這臺“隧道鑿巖機(jī)器人”是雙臂型機(jī)器人，它兩只巨大的鐵臂上各有一個6 米長的鉆頭，可以在任何堅(jiān)硬的巖石上打出所需要的炮眼。 這種機(jī)器人利用傳感器來確定巷道的上緣，自動瞄準(zhǔn)巷道縫，然后操作者在電腦上輸入工作界面面積和炮眼數(shù)目，機(jī)器人便自動設(shè)計(jì)鉆孔的疏密布局并予以執(zhí)行，把鉆頭按規(guī)定的間隔布置好，鉆孔過程用微機(jī)控制，隨時根據(jù)巖石硬度調(diào)整鉆頭的轉(zhuǎn)速和力的大小以及鉆孔的形狀，這樣可以大大提高生產(chǎn)率，操作人員在安全的地方監(jiān)視整個過程的作業(yè)。瓦斯、地壓檢測機(jī)器人 瓦斯和沖擊地壓是井下作業(yè)中的兩個不安全的自然因素，一旦發(fā)生突然事故，是相當(dāng)

8、危險和嚴(yán)重的。但瓦斯和沖擊地壓在形成突發(fā)事故之前，都會表現(xiàn)出種種跡象，如巖石破裂等。 瓦斯、地壓監(jiān)測機(jī)器人是一種采用帶有專用新型傳感器的移動式機(jī)器人，連續(xù)監(jiān)視采礦狀態(tài)，在發(fā)生巖石破裂以及監(jiān)測位置地壓顯現(xiàn)時能夠及時報警，以便及早發(fā)現(xiàn)事故突發(fā)的先兆，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。 智能巡檢機(jī)器人 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是礦山的一個重要系統(tǒng)，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)均采用固定安裝方式,很難實(shí)現(xiàn)對礦山的全方位監(jiān)控。 礦山智能逃檢機(jī)器人是一種利用機(jī)器人技術(shù)、無線通信技術(shù)、視頻壓縮與傳輸技術(shù)、視覺技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對礦山的全面監(jiān)控。室內(nèi)智能巡檢機(jī)器人采用3輪式結(jié)構(gòu)，主要用于室內(nèi)重要場所的移動監(jiān)控；室外智能巡檢機(jī)器人采用履帶結(jié)構(gòu)，

9、同時進(jìn)行防水、防塵、防震、防撞設(shè)計(jì)主要用于室外重要場所的移動監(jiān)控。 將智能巡檢機(jī)器人運(yùn)用于現(xiàn)代礦山的視頻監(jiān)控中，是對現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個很好的改進(jìn)，通過移動的智能巡檢機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)礦山各個環(huán)節(jié)的全方位監(jiān)控。同時它也是數(shù)字礦山發(fā)展的必然產(chǎn)物，具有廣闊的應(yīng)用空間。采礦遙控和自動控制技術(shù) 采礦設(shè)備的遙控和自動控制技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，增加了安全性，還減少了操作人員的聽力損傷，對有危險的作業(yè)具有更大的優(yōu)越性。 借助于龐大完善的礦山計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)和各種先進(jìn)的傳感器、微型測距雷達(dá)、攝導(dǎo)向儀器等裝置，使鏟運(yùn)機(jī)、自卸卡車等設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)在無人駕駛的情況下能夠正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對采礦設(shè)備工況和性能的監(jiān)

10、控，達(dá)到一定程度上的智能化和自動化作業(yè)。 遠(yuǎn)程控制使得地下金屬礦山大型無支護(hù)采場的開采成為可能。輔助以遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，所有的開采和生產(chǎn)操作都可以通過地表的控制中心來執(zhí)行，包括測量、開拓、爆破和鏟運(yùn)機(jī)裝卸等。從而較大程度地提高生產(chǎn)率，降低成本。 采礦機(jī)械的自動化對于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益有很重要的影響。機(jī)械上安裝車載的監(jiān)測、控制和追蹤系統(tǒng)，并連接到通信網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)控制端根據(jù)響應(yīng)傳感器采集到的信息操縱機(jī)械運(yùn)行。遠(yuǎn)程控制和自動化減少了系統(tǒng)內(nèi)人員的數(shù)量，同時縮短換班時間、休息時間，減輕工人勞動強(qiáng)度，提高設(shè)備的利用率。 采礦專家系統(tǒng)作為解決問題強(qiáng)有力工具，目前在礦山采掘、安全生產(chǎn)、巖石力學(xué)和信息技術(shù)管理方面

11、應(yīng)用較為廣泛。優(yōu)秀的采礦專家系統(tǒng)主要包括：巷道支護(hù)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，基于松動圈理論的噴錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，面向?qū)ο蟮木?、硐室支護(hù)設(shè)計(jì)智能專家系統(tǒng)，礦山傷亡事故原因分析專家系統(tǒng)，基于知識的軟巖支護(hù)分區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)與決策專家系統(tǒng)等。 采礦專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，借助關(guān)于信息存儲、共享、并發(fā)控制和故障恢復(fù)技術(shù)隊(duì)知識庫進(jìn)行管理設(shè)計(jì)，將大大加強(qiáng)專家系統(tǒng)的推理能力和數(shù)據(jù)處理能力。與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集體運(yùn)算的能力和自適應(yīng)能力，可以很好解決專家系統(tǒng)知識的無限性和系統(tǒng)分析的有限性的矛盾。與文字、數(shù)值、圖形、圖像以及聲音等多媒體技術(shù)相結(jié)合，使專家系統(tǒng)變得更加直觀，方便與用戶之間的交流。其他智能化

12、技術(shù)在采礦中的應(yīng)用2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型。這種網(wǎng)絡(luò)依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度，通過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點(diǎn)之間相互連接的關(guān)系，從而達(dá)到處理信息的目的。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在處理信息時具有巨量并行分布處理特征，信息處理與存儲單元的合一性、自學(xué)習(xí)自適應(yīng)性以及描述大規(guī)模非線性復(fù)雜系統(tǒng)的能力等特征，在分析確定地質(zhì)數(shù)據(jù)、品味估值、巖土工程、采礦方法選擇以及其他方面的礦業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。 將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)結(jié)合起來，建立采礦方法選擇系統(tǒng)，可以更大程度地利用這兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以在一定程度上解決采礦方法知識獲取的“瓶頸”問題。 神經(jīng)網(wǎng)

13、絡(luò)技術(shù)在礦業(yè)工程中的應(yīng)用發(fā)展方向是網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)主要以軟件仿真為主。此外，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、遺傳算法、小波分析、混沌等相結(jié)合，更好地發(fā)揮神經(jīng)系統(tǒng)的優(yōu)越性?，F(xiàn)代科技在采礦工藝上的改進(jìn) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各學(xué)科的迅速發(fā)展也為采礦工藝的改進(jìn)提供了技術(shù)支持。例如在礦山建設(shè)方面。利用，利用礦山虛擬與仿真可以將地下礦山的井下各個巷道的情況直觀地反映出來，供設(shè)計(jì)人員能夠更好地對地下礦山設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在礦山充填材料的制備方面，利用各種材料的化學(xué)特性，可以利用新材料替代原有的充填料使其充填效果更優(yōu)，利用輸送管路的仿真技術(shù)可以將不同材料在輸送管路的流動特性通過計(jì)算機(jī)技術(shù)反映出來，不僅可以找到更優(yōu)的材料，而且可以節(jié)省進(jìn)行輸送實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用。在礦山支護(hù)方面，利用材料的優(yōu)秀物理特性，可以使支護(hù)更加穩(wěn)固，而且可以使支護(hù)費(fèi)用大大降低。在溜井排堵方面可以通過實(shí)現(xiàn)放入溜井全景掃描儀確定堵塞位置，以便于更優(yōu)、更加合理、更加高效地進(jìn)行排堵工作。結(jié)語 運(yùn)載卡車和火車均為無人駕駛，全自動大型鉆井機(jī)工作時只需機(jī)器人在旁控制主要操作，而中央控制中心將位于離實(shí)際礦場數(shù)千里之外的地方，看上去像是星球大戰(zhàn)（Star Wars）電影中才會出現(xiàn)的場面，由于人力成本的不斷提高以及采礦作業(yè)的危險性，采礦必須擺脫對人力的依賴。上述藍(lán)圖就將成為作為世界礦