矿井环境探测与搜救机器人系统研究

本文提出了一种矿井环境探测与搜救机器人设计方案。为了使机器人更好地适应矿难后崎岖不平的井下环境,首先对机器人机构设计进行优化,采用履带和轮胎、伸缩结构的有机结合,大大提高了越障矿井机器人越障能力,然后探讨了矿井生命探测、导航和通讯等关键技术问题,为设计更加灵活、实用的矿难搜救机器人提供了一定的基础。     

非煤地下矿山机械通风系统的建立研究

现今,我国地下采矿事业蓬勃发展,但是因开采过程中的爆破、出矿等原因产生粉尘、有毒有害气体等污染物对井下作业人员身体造成很大危害。因此,针对矿井内产生的一氧化碳、硫化氢等有毒气体,在非煤地下矿山工程的开采过程中引入机械通风系统势在必行,从而改善非煤地下矿山的开采环境,提高矿井空气质量,保证井下作业人员身体健康。就非煤地下矿山机械通风系统的建设进行研究。     

QR二维码在井下搜救系统中的应用

由于矿井环境复杂,万一不幸发生矿难,井下通信设施一般很难正常使用,且搜救人员无法进入矿难中形成的狭小空间,同时考虑到井下用电不便,黑暗潮湿的环境特点,结合物联网及ZigBee等无线通信技术,提出井下爬虫机器人搜救系统,系统采用QR码定位标签来确定爬虫机器人在井下的位置信息,能快速有效地开展救援工作.     

基于井下探测救援机器人的电气安全设计实现

在井下使用的移动机器人涉及电机驱动、传感器信息采集、电源供电管理等的安全防护问题。本文介绍了井下探测救援机器人各个关键技术的工作过程和突出功能,以及在各个关键设计模块中安全防护的实现方法。     

GIS系统在矿井救援机器人中的设计与应用

区别于以往的矿井管理系统,矿井救援机器人自主导航GIS系统主要面向煤矿救援机器人,建立井下巷道空间数据库,实现图形与属性信息双向查询;构建井下巷道的几何网络分析模型,实现巷道网络节点信息查询和机器人运行最佳路径分析;建立巷道三维可视化模型,实现井下巷道三维场景模拟,研究空间信息三维可视化管理和分析方法。文中依据当前我国煤矿生产的现状和技术水平,研究一种适用于煤矿井下救援机器人运行的GIS系统。以满足机器人定位与导航的需要,实现煤矿灾后科学救援,最大限度地减少人员伤亡和财产损失,从而提高我国煤矿安全事故的救援水平。     

井下救援机器人监控平台设计

详细介绍了井下救援机器人监控平台的设计方案以及系统结构,并对无线通信方式作了简单介绍。井下救援机器人监控系统通过一个便携式操控箱来实现人机交互,系统具有人机界面友好、操作灵活、携带方便等特点。实验证明,该系统可实现良好的人机交互,有助于机器人更好地开展探测和搜救工作。     

基于深度相机的ORB-SLAM2在矿井救援空间构建应用

矿井在发生安全事故时，由于井下空间条件不确定，救援人员很难到达矿井地下.为了解决这一问题，搭建可实现空间构建且能适应潮湿、粉尘等环境的小型轻量化矿井救援机器人，以获取矿井非现场物理空间信息.选择基于深度相机的ORB-SLAM2作为实时框架，框架由图像预处理、跟踪、局部建图、闭环组成.在图像预处理中，通过图像金字塔、灰度质心法实现ORB特征的旋转和尺度不变性.在跟踪线程中，通过基于参考关键帧方法、恒速关键帧方法、重定位方法进行粗糙跟踪，再通过局部地图跟踪进行精确跟踪，估计关键帧的位姿姿态.在局部线程中，进行插入和剔除冗余关键帧，通过共视图方法生成更多的地图点.在闭环线程中，检测是否存在相同信息，通过sim3相似变换进行闭环校正.使用TUM数据集对算法进行仿真测试，采用EVO测试RMSE误差在0.004～0.043 m范围内，定位精度可达到厘米级.借助矿井救援机器人试验平台，利用结构光相机的ORB-SLAM2的方法生成真实空间三维模型，对空间构建效果进行研究与应用，为矿山救援井下智能巡检装备提供方法.     

基于ZigBee的井下救灾机器人自主通信研究

基于新兴的ZigBee无线射频通信技术,提出一种新型的井下救灾机器人自主通信解决方案。整个系统围绕CC2430片上系统进行硬件电路设计,并对TI发布ZigBee协议栈进行裁减,完成了ZigBee快速组网,搭建井下救援网络,实现在矿难发生时井下环境情况数据采集及遇险人员的定位,为迅速开展救援工作提供有效帮助。     

煤矿井下地质构造对地应力分布的影响研究

近几年来,煤矿的开采过程中出现了很多问题,矿难的发生率也在逐年增加,当然这些矿难的发生与人们为谋求利益利益而对煤矿进行违规开采有很大关系,然而最主要的,还是因为煤矿的井下地质构造和相关地应力的分布。为了保证煤矿开采的安全性,我们必须要对煤矿井下的地质结构进行研究,观察其对地应力分布所造成的影响。该文主要是通过对现场地应力的观测分析来研究煤矿井下地质构造对地应力分布的影响。     

分子机器在矿井救援通信应用探讨

由于井下设备需进行防火防爆的特殊处理,致使救援通信设备较矿井笨重,影响井下救援行动迅速充分地展开。分子机器应用于矿井救援系统有利于设备微型化、轻型化。本文主要论述了分子机器的发展和应用,以及井下救援系统的国内外现状和存在的问题,指出分子机器应用于井下救援系统的合理性和可行性。     

浅谈瞬变电磁法在煤矿探测底板含水性中的应用

良庄煤矿是1954年开采得老矿,随着矿井开采时间不断延长,资源枯竭成为制约煤矿发展得主要障碍,为了延长矿井的寿命,自2004年良庄煤矿开始回采十五层煤。十五层煤底板下距徐家庄灰岩深度平均23m,距奥陶系灰岩65m,根据邻近的水文观测孔资料分析,徐家庄灰岩水位在-300米、奥陶系灰岩水位在±0米,十五层煤得开采受徐、奥灰突水威胁。因此工作面开采前,必须对工作面底板主要含水岩层(徐灰、奥灰)的含水性进行探测,为工作面得安全开采提供可靠依据。煤矿底板富水性探测的方法有很多种,矿井瞬变电磁法探测是将成熟的地面瞬变电磁法应用于煤矿井下,在良庄煤矿是一种尝试,2004年8月矿井瞬变电磁作为一种新技术,在良庄煤矿东21513工作面回风巷,首次使用矿井瞬变电磁法探测工作面底板富水构造,取得了很好的效果,因此矿井瞬变电磁被广泛应用于后组煤工作面底板富水构造探测。     

煤矿矿井通风管理的重要性及有效措施探析

我国国土面积辽阔,各种矿山资源丰富,煤炭资源储量居世界第三,有关煤炭开采的煤矿建设在我国较为普遍。由于煤矿大多是对地下几百米甚至近千米的开采,实际矿山建设开采中存在较大的风险。随着煤矿的建设,有关井下一系列的安全保障救生系统正在完善。而煤矿的矿井通风系统是井下作业的生命保障,如何做好煤矿矿井通风管理已经成为事关煤矿井下安全生产的必要保障。本文通过煤矿矿井通风系统的特点和当前国内在矿井通风管理的现状进行分析,浅显的探讨通风管理在煤矿矿井的重要性和保障通风系统正常运行所应当采取的有效措施。     

瞬变电磁法在探测煤层顶底板砂岩水中的应用

长期以来,煤矿水害给国家和人民带来的经济损失和人身伤亡极为惨重,严重威胁着煤矿的安全生产,许多矿井在实际建井生产中发现水文地质条件较复杂,井下发生多次在巷道掘进中冒顶突水事故,给井下施工带来很大困难。因此在煤矿开采前需探明煤层顶底板砂岩的富含水性。本文以潞安常村煤矿电法勘探为例介绍了如何利用瞬变电磁法探测煤层顶底板砂岩水,并且在资料解释处理过程中采用了特殊处理方法,该方法已在晋城、朔州、潞安各矿等多个矿区进行了运用,部分资料成果在煤矿生产过程中已得到验证,准确率相对较高,充分说明了瞬变电磁法在探测煤层顶底板水方面起到的重要作用。     

没有掌声的喝彩——河南省陕县"7·29"矿难救援创造中国矿难史上奇迹

7月29日8时40分左右,河南省陕县支建煤矿东风井,因连日暴雨发生山洪,使露头矿坑和矿井先后渗入大量洪水,冲跨三道密闭,导致-260米水平巷道被淹,当班井下人员102人,其中33人及时升井,摆脱了死亡的威胁,另有69名矿工被困井下.为了69名矿工兄弟的生命,在中央和河南省领导的高度重视以及救援人员的日夜奋战下,至8月1日12时45分,在透水事故中被困3天的69名矿工全部安全升井.成为建国以来矿难史上最成功的救援一例.     

矿区活动断裂空间形态EH4探测

为了查明地质动力区划确定的活动断裂的存在与地下分布状态对煤与瓦斯突出的影响,利用质动力区划方法对鹤岗兴安井田区域内活动断裂进行划分,建立了板块构造学和矿井工程实际的联系。通过野外考察选取了对兴安矿煤与瓦斯突出影响严重的Ⅲ-1和Ⅳ-3活动断裂为研究对象,进行EH4电导率剖面测量,最终确定了两条活动断裂的空间分布状态。研究表明活动断裂控制着煤与瓦斯突出的区域性分布,EH4活动断裂电导率测量提供了活动构造探测新方法,对矿井动力灾害危险性预测和井下开采具有指导意义,可以在矿井实际工程中应用推广。     

浅谈强化井下作业管理对井下作业质量的作用

随着矿井开采的不断深入,井下作业的难度也在不断的加大。由于其日趋复杂的井况及地质地形,给开采工作的顺利进行增加了不小的难度。也正因为开采工作的日趋艰难,井下的施工作业过程中,每年都有大量的事故发生。因而,如何加强井下作业工作的管理,进行好井下作业的风险控制,从而杜绝隐患的发生,并且提高井下作业的质量,成为了矿井工作改革的重中之重。     

微地震监测系统在冲击地压预测预报中的应用

微地震是一种小型的地震,在地下矿井深部开采过程中不可避免的发生岩石破裂和地震活动。冲击地压是采矿诱发的矿井地震,严重威胁着煤矿的安全生产。微地震监测技术是一种新的地球物理探测技术,利用微地震监测系统是预测预报冲击地压的有效手段,分析微地震事件的分区性,指出应力积聚区域及冲击地压危险区域,成功预测了该工作面的冲击地压。     

一种小口径井下救援机器人系统设计

小口径深井救援机器人的研制目的在于改变落井事故的救援方式。系统采用模块化的设计结构,分为井上救援操作平台和井下救援机器人本体两部分:井下部分的机器人本体由抱持手臂、探接手臂、本体机架、机器人定位支撑四个模块组成;井上部分为机器人的操作与控制模块。本体中的抱持手臂、探接手臂等救援动作执行机构,在设计中将其所要承担的救援载荷与机构动作时所要克服的工作阻力在空间正交,从而实现救援载荷由模块结构承担,无需模块上的机构动作驱动电机提供动力,机构动作则采用小功率直流电机驱动,因此系统可以由低于36V的直流电源供电;机器人的操作与控制通过Wi-Fi定向无线传输系统实现。试验表明,系统能够实现有效救援。     

瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用

矿井水害是困扰我国煤矿安全生产的重要问题,不仅造成大量煤炭资源无法正常开采,导致多种环境负效应,而且还威胁着人员伤亡和生产损失。本文通过介绍瞬变电磁法的概念及勘探原理,分析了矿井瞬变电磁法的观测系统应用研究技术,通过应用实例论述瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用。     

煤矿充填开采的现状与发展趋势

本文结合前人的研究,对充填开采进行系统的阐述。利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法;既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以作为地下结构支撑体,减轻开采沉陷灾害,提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。