XXXX1022北京九礦科研項目綱要

1、XXXX 10 22 北京九礦科研項目綱要(科研項目非煤版 )目錄1 礦床三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及礦床三維數(shù)字化模型的構(gòu)建12 三維通風(fēng)空間數(shù)據(jù)庫及三維智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)研究23 三維可視化的通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)研究34 基于三維顯示及實時在線監(jiān)測的智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)研究.45 基于雙頻差分 GPS 定位技術(shù)的地表沉陷實時在線監(jiān)測研究56 礦井綜合數(shù)字化技術(shù)研究51 礦床三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及礦床三維數(shù)字化模型的構(gòu)建礦床數(shù)字化技術(shù)，包括以下內(nèi)容：(1)構(gòu)建三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫；(2)建立礦床的實體模型；(3)建立礦床的塊體模型；(4)建立礦床的品位模型；(5)建立巷道的實體模型；(6)建立礦床的地

2、形模型。在建立礦床三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上， 通過建立三維數(shù)字化模型， 可以準(zhǔn)確地描繪出礦床的三維形態(tài)，礦井、巷道等的空間位置，實現(xiàn)礦山地表、巷道、礦體等的三維顯示，同時可以描述礦體的品位變化、鉀、鈉、磷、硫、氟的分布狀態(tài)。系統(tǒng)可以應(yīng)用于礦山設(shè)計、生產(chǎn)計劃、礦山單體設(shè)計、礦石質(zhì)量綜合、長遠規(guī)劃、人員定位等得設(shè)計等。礦床數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用情況如圖1.1 所示。圖1.1 礦床數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用情況礦體中礦石品位變動情況如圖1.2 所示。圖 1.2 礦石品位變動情況圖2 三維通風(fēng)空間數(shù)據(jù)庫及三維智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)研究礦井通風(fēng)是礦山安全生產(chǎn)的一個極其重要的環(huán)節(jié)。 礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)， 通過建立通風(fēng)系統(tǒng)三

3、維空間數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建通風(fēng)系統(tǒng)的三維可視化模型，不僅能直觀地反映礦井的通風(fēng)狀態(tài)，還可以用于通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計、 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、 災(zāi)害模擬、 污染物擴散模擬、 熱模擬、 反風(fēng)試驗、故障診斷、長遠規(guī)劃等，是礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理的良好工具。礦井三維數(shù)字化智能通風(fēng)系統(tǒng)的研究內(nèi)容如下：(1)構(gòu)建礦井通風(fēng)三維空間數(shù)據(jù)庫；(2)構(gòu)建可視化的礦井通風(fēng)三維空間數(shù)據(jù)模型；(3)實現(xiàn)通風(fēng)參量的自動解算功能；(4)實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示，模擬通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)；(5)實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化功能；(6)實現(xiàn)反風(fēng)模擬功能；(7)實現(xiàn)局部巷道災(zāi)害模擬功能；(8)實現(xiàn)污染物擴散規(guī)律研究；(9)實現(xiàn)通風(fēng)設(shè)計及規(guī)劃功能。礦

4、井三維通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型如圖2.1 所示。圖 2.1 礦井三維通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型除此之外，礦井三維數(shù)字化智能通風(fēng)系統(tǒng)還可以進行以下各類分析：(1)模擬新掘和報廢井巷，模擬井巷斷面或長度變化；(2)模擬風(fēng)門個數(shù)、位置、調(diào)節(jié)量分析；(3)模擬風(fēng)機數(shù)量、位置和特性分析；(4)地面主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)分析；(5)井下局部通風(fēng)分析；(6)風(fēng)路固定風(fēng)量、固定風(fēng)壓，網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流按需分配仿真分析；(7)基于最小調(diào)節(jié)功耗的網(wǎng)絡(luò)增阻調(diào)節(jié)通路法分析；(8)風(fēng)機調(diào)速、反風(fēng)模擬分析；(9)礦井需風(fēng)量分析與評價；(10)通風(fēng)系統(tǒng)可靠性、靈敏性和最大通風(fēng)能力分析；(11)串聯(lián)通風(fēng)和污風(fēng)循環(huán)預(yù)測與分析；(12)通風(fēng)系統(tǒng)功耗分析，通風(fēng)成本估

5、算、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟性評價；(13)礦井自然風(fēng)壓分析、風(fēng)流可壓縮性分析；(14)動態(tài)對風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓等數(shù)據(jù)進行著色，超速和微風(fēng)巷道預(yù)測分析。3 三維可視化的通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)研究礦井通風(fēng)系統(tǒng)是保障煤礦呼入新鮮空氣、 排除有害氣體的重要環(huán)節(jié)， 通風(fēng)系統(tǒng)是否正常工作， 關(guān)系到煤礦的健康、安全與環(huán)境。 三維可視化的通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，在建立巷道三維可視化模型的基礎(chǔ)上，對風(fēng)量、 風(fēng)壓、 風(fēng)速等通風(fēng)參數(shù)進行實時在線監(jiān)測，并實現(xiàn)三維立體展示。同時監(jiān)測的參數(shù)還有溫度、濕度、粉塵濃度，甲烷、一氧化碳、二氧化碳等有害氣體濃度。礦井通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的研究內(nèi)容如下：(1)風(fēng)量實時在線監(jiān)測；(2)風(fēng)速實時在

6、線監(jiān)測；(3)風(fēng)壓實時在線監(jiān)測；(4)甲烷實時在線監(jiān)測；(5)溫度實時在線監(jiān)測；(6)濕度實時在線監(jiān)測；(7)有害氣體實時在線監(jiān)測；(8)粉塵濃度實時在線監(jiān)測。其實施過程如下：(1)數(shù)據(jù)采集；(2)數(shù)據(jù)的編譯；(3)數(shù)據(jù)的傳輸；(4)數(shù)據(jù)的解析；(5)數(shù)據(jù)的展示；(6)數(shù)據(jù)的整理與分析。該系統(tǒng)可以與三維通風(fēng)空間數(shù)據(jù)庫及三維智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)配合使用，利用實時在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)，隨時對數(shù)據(jù)庫進行更新，并智能模擬礦井的通風(fēng)狀態(tài)。通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示情況如圖3.1 所示。圖 3.1 通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示4 基于三維顯示及實時在線監(jiān)測的智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)

7、研究4.1 礦床三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及礦床三維數(shù)字化模型的構(gòu)建研究內(nèi)容如下： (1)構(gòu)建三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫； (2)建立礦床的實體模型； (3)建立礦床的塊體模型； (4)建立礦床的豐度模型； (5) 建立巷道的實體模型； (6) 建立礦床的地形模型。在建立礦床三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過建立三維數(shù)字化模型，可以準(zhǔn)確地描繪出礦床的三維形態(tài)，礦井、巷道等的空間位置，實現(xiàn)礦山地表、巷道、礦體等的三維顯示，同時可以描述礦體的品位變化、鉀、鈉、磷、硫、氟的分布狀態(tài)。 系統(tǒng)可以應(yīng)用于礦山設(shè)計、生產(chǎn)計劃、礦山單體設(shè)計、礦石質(zhì)量綜合、長遠規(guī)劃、人員定位等得設(shè)計等。礦床數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用情況如圖4.1 所示。

8、圖4.1 礦床數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用情況4.2 礦床三維通風(fēng)空間數(shù)據(jù)庫及三維智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)礦井三維數(shù)字化智能通風(fēng)系統(tǒng)具有以下幾個研究內(nèi)容。(1) 構(gòu)建礦井通風(fēng)三維空間數(shù)據(jù)庫； (2) 構(gòu)建可視化的礦井通風(fēng)三維空間數(shù)據(jù)模型；(3) 實現(xiàn)通風(fēng)參量的自動解算功能；(4) 實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示，模擬通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)；(5) 實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化功能； (6)實現(xiàn)反風(fēng)模擬功能； (7) 實現(xiàn)局部巷道災(zāi)害模擬功能； (8) 實現(xiàn)污染物擴散規(guī)律研究； (9) 實現(xiàn)通風(fēng)設(shè)計及規(guī)劃功能。4.3 三維可視化的通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)研究礦井通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的具體內(nèi)容如下：(1)風(fēng)量實

9、時在線監(jiān)測；(2)風(fēng)速實時在線監(jiān)測； (3)風(fēng)壓實時在線監(jiān)測； (4)甲烷實時在線監(jiān)測； (5) 溫度實時在線監(jiān)測； (6) 濕度實時在線監(jiān)測； (7) 有害氣體實時在線監(jiān)測； (8)粉塵濃度實時在線監(jiān)測。通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示情況如圖4.2 所示。圖 4.2 通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示5 基于雙頻差分 GPS 定位技術(shù)的地表沉陷實時在線監(jiān)測研究系統(tǒng)由雙頻差分GPS 接收機，分析軟件，電池、阻逆天線、無線信號傳輸?shù)葞撞糠纸M成。5.1 系統(tǒng)采用的技術(shù)(3)雙頻定位技術(shù)；(4)載波相位測量技術(shù)；(5)實時動態(tài)差分技術(shù)，RTK （ Real-time kine

10、matic ）；(6)網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)；(7)多星定位技術(shù)；5.2 系統(tǒng)的先進性(1)雙頻多星GPS 相位差分定位技術(shù)。本系統(tǒng)所有表面位移監(jiān)測都采用雙頻GPS，應(yīng)用雙頻GPS 接收機不僅精度高、可靠性好、抗惡劣環(huán)境，而且應(yīng)用雙頻 GPS 監(jiān)測時效性好，最短反應(yīng)時間可以為 2 分鐘，這樣對塌陷區(qū)不僅可以變化趨勢分析，而且還可以預(yù)警(2)系統(tǒng)采用太陽能供電。比較遠的監(jiān)測點采用太陽能供電， 這樣做的目的是即節(jié)省了拉線供電的麻煩， 也節(jié)省了能源消耗。(3)軟件系統(tǒng)對監(jiān)測結(jié)果多方式自動分析。本系統(tǒng)軟件對監(jiān)測結(jié)果進行點實時變化分析、 變化趨勢分析、 各監(jiān)測點對比分析、 面變化分析、線變化分析以及變化速度

11、、加速度等分析。(4)高頻無線傳輸技術(shù)。本系統(tǒng)所有通訊方式都是采用無線網(wǎng)橋通訊方式 （各監(jiān)測站到尾礦庫監(jiān)測室、 監(jiān)測室到梅山公司），本通訊方式的特點是不需要依靠其它運營商、而且頻率是國家合法的頻率范圍（2.4G 或 5.8G）。這樣做的好處不僅給業(yè)主節(jié)省了光纖鋪設(shè)的費用， 同時也大大降低了施工難度，也便于維護。(5)多級短消息報警。本系統(tǒng)控制中心報警采用工控機 GSM 模塊，軟件系統(tǒng)根據(jù)實測的結(jié)果及結(jié)合理論研究結(jié)果進行三級預(yù)警、報警。5.3 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍(1)露天邊坡實時在線監(jiān)測；(2)尾礦壩實時在線監(jiān)測；(3)廢石山邊坡實時在線監(jiān)測；(4)地表沉陷在線監(jiān)測；6 礦井綜合數(shù)字化技術(shù)研究6.1

12、 礦床三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及礦床三維數(shù)字化模型的構(gòu)建研究內(nèi)容如下：(1)構(gòu)建三維空間地質(zhì)數(shù)據(jù)庫；(2)建立礦床的實體模型；(3)建立礦床的塊體模型； (4)建立礦床的豐度模型；(5)建立巷道的實體模型；(6)建立礦床的地形模型。礦井?dāng)?shù)字化技術(shù)的應(yīng)用情況如圖6.1 所示。圖6.1 礦井?dāng)?shù)字化技術(shù)的應(yīng)用情況6.2 礦井三維通風(fēng)空間數(shù)據(jù)庫及三維智能通風(fēng)決策支持系統(tǒng)礦井三維數(shù)字化智能通風(fēng)系統(tǒng)具有以下幾個研究內(nèi)容。(1) 構(gòu)建礦井通風(fēng)三維空間數(shù)據(jù)庫； (2) 構(gòu)建可視化的礦井通風(fēng)三維空間數(shù)據(jù)模型；(3) 實現(xiàn)通風(fēng)參量的自動解算功能；(4) 實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等的直觀展示，模擬通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)；(5) 實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化功能； (6)實現(xiàn)反風(fēng)模擬功能； (7) 實現(xiàn)局部巷道災(zāi)害模擬功能； (8) 實現(xiàn)污染物擴散規(guī)律研究； (9) 實現(xiàn)通風(fēng)設(shè)計及規(guī)劃功能。6.3 三維可視化的通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)研究礦井通風(fēng)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的具體內(nèi)容如下：(1)風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓實時在線監(jiān)測； 、(2) 瓦斯、溫度、濕度、有害氣體、粉塵濃度實時在線監(jiān)測。6.4 綜合數(shù)字化信息系統(tǒng)研究綜合數(shù)字化信息系統(tǒng)包括：(1) 調(diào)度室大屏幕；(2) 集中控制系統(tǒng)；(3) 信號傳輸 ( 光纖 )系統(tǒng)； (4)礦床三維數(shù)字化系統(tǒng)；(5) 通風(fēng)智能優(yōu)化系統(tǒng)；(6