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煤矿智能化开采-煤岩识别

原创 Alpha 安尔法智控Alpha工业物联 2022-05-07


煤矿智能化开采


煤岩识别

COAL-ROCK RECOGNITION




前言




在煤炭综采过程中,煤岩突变经常导致开采难度增加,设备磨损加剧,这不仅增大了采煤机械的故障率,还导致煤矿贫化率居高不下,从而降低了煤炭生产效率。在综放工作面中,岩石强度高、密度大,岩石长期的垮落冲击极易对支架造成损伤,既增加了后续的分选难度又造成了巷道安全隐患,此外开采深度的不断增加为煤炭高效生产带来了挑战,因此国家提倡无人化/智能化开采达到高产、高效、安全目标,进而保障煤炭的稳定供给。而实现煤矿智能化开采,首先要解决煤岩识别的难题,这也是国家能源科技“十二五”规划中提出的重点待解决问题,无论在综采工作面还是综放工作面,煤岩识别技术都是制约煤炭智能开采的关键难题,并且由于岩石占比增加,这也致使后续煤炭分选工艺复杂,高能耗,高污染,低效率。因此安全、高效的煤岩识别技术对于提高煤炭产出率与质量至关重要。


成都安尔法自主研发的基于P波定向能聚焦相控阵雷达的矿井综采工作面煤岩界面识别系统就为上述难题找到了解决方案。





01

什么是相控阵雷达



相控阵雷达又称作相位阵列雷达,是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达,因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式,故又称电子扫描雷达。

相控阵雷达(图源于网络,侵删)


它具有以下优点:

(1)波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,数据率高;

(2)一个雷达可同时形成多个独立波束,分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能;

(3)目标容量大,可在空域内同时监视、跟踪数百个目标;

(4)对复杂目标环境的适应能力强;

(5)抗干扰性能好。


因此,相较于其它煤岩识别技术,采用相控阵雷达装置的雷达波照射技术在实际使用中,它能做到实时连续有效探测顶板、底板,并具有超前切割地质构造的技术特点。真正做到了随采随探,实时探测信号,指挥采煤机摇臂高低,智能化作业,符合国家对煤矿安全生产、增产增效的要求。为数字化矿山智慧化生产平台建设奠定了基础。





02

基于P波定向能聚焦相控阵雷达的

煤岩识别技术的特点



该技术采用采用非接触式屏蔽天线,可实时动态的获取1.5m内的煤岩界面信息,探测精度达到2cm,连续探测误差<5%,目前能够做到探测深度3.5m,误差<7%。,设备能直接固定在采煤机箱体上,随机移动,随采随探,天线具备抗干扰能力。


系统具备以下功能:



构建三维地质模型


可构建动态自优化的工作面精确三维地质模型。该软件已与龙软GIS互通协议,可以构建动态自优化的工作面精确三维地质模型,随采随更新,为矿山地质信息提供精确的实时更新。



超前探测采煤壁的地质构造


超前探测采煤壁的地质构造。利用高精度的煤岩识别技术,可连续实时探测回采工作面,顶板煤岩探测、底板煤岩探测、回采工作面煤岩探测,以及可能存在的开采风险,做到提前感知,随采随探。



自主智能割煤


自主智能割煤。通过探测的煤岩图像特点对比工作面三维地质模型和实际数字模型,在综合分析煤层变化趋势、工作面平直度、当前割顶底情况、采煤机运行等数据基础上,通过优化算法制定后续割煤策略,给出下一刀割煤滚筒曲线,实现自主智能割煤。


反演后渲染煤岩波形图

反演后渲染的富水异常区波形图


GIS图


根据某矿智能生产矿井的模式,加强建立智能化回采工作面的煤岩识别装置,有效的解决采煤机滚筒安全生产问题已是迫在眉睫。因此我们将基于P波定向能聚焦相控阵雷达的煤岩识别技术应用到此煤矿上,得到如下结果:


采集的波形图(具有明显的煤岩分界线)


与矿山GIS地质图结合


指导三维生产工作面




小结




煤岩界面识别系统是煤矿生产,回采工作面,地质透明化的重要应用环节。是形成无人化、少人化工作面安全生产重要技术。也是实现数字化矿山、智慧化生产平台、智能化采煤的重要基础。实现回采工作面智能化装备,安全生产新模式,提高产能和生产质量,符合国家的政策规定要求,具有十分重要的意义和必要性。


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   www.alpha-technology.com.au(英文站)



END



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