CN106325254A - 一种煤铀协调绿色精准开采系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种煤铀协调绿色精准开采系统。所述煤铀协调绿色精准开采系统，包括地理空间CT扫描子系统、无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统及数字信息化自动机械矿山控制子系统。本发明通过地理空间CT扫描子系统对矿产资源赋存环境进行透视化扫描并进行真三维反演，无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统根据三维反演数据，结合数字信息化自动机械矿山控制子系统协调控制完成智能无人安全绿色开采，实现基于上述子系统，以多物理场测控、智能感知等无人开采子系统中模块，灾害风险判识、灾害智能防控等安全开采子系统中模块，覆岩移动监测及防控、水体流动监测等绿色开采子系统中模块为支撑的智能无人安全绿色开采。
Description
技术领域
本发明涉及资源开采领域，尤其涉及一种煤铀协调绿色精准开采系统。
背景技术
我国煤炭资源丰富，受赋存条件及开采技术限制，实际可采绿色煤炭资源量较少，煤炭资源分布范围广，但煤层差异大、条件差，薄和极薄煤层、厚与特厚(巨厚)煤层、大倾角与急倾斜煤层广泛分布，开采难度大，同时面临瓦斯、冲击地压、煤尘爆炸、矿井水害、高温热害等灾害威胁。在地质情况不清、灾害升级、威胁不明、重大技术难题没有解决等条件下，盲目建井生产往往导致重大灾难事故。煤矿动力灾害常常是非线性复杂问题，机理尚不清楚，监控预警没有解决，同时缺乏专业技术装备，灾后应急救援效率低。煤炭开采面临地应力、瓦斯、煤岩性质、地质构造、施工扰动等致灾因素，涉及到多场耦合煤岩破坏过程瞬态动力响应等理论。同时在煤铀垂直叠加区域，铀矿床一般赋存在煤层上部，煤铀开采存在一定的矛盾性，二者开采对覆岩、水体、地表生态等均产生一定的负面效应。基于上述情况，针对煤铀垂直叠加赋存资源开采，急需一种煤铀协调绿色精准开采系统，以达到推动煤炭工业科技创新，实现煤铀资源智能无人安全绿色开采保证国家绿色能源供给的目的。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种煤铀协调绿色精准开采系统，通过地理空间CT扫描子系统对矿产资源赋存环境进行透视化扫描并进行真三维反演，无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统根据三维反演数据，结合数字信息化自动机械矿山控制子系统协调控制完成智能无人安全绿色开采，实现基于上述子系统，以多物理场测控、智能感知等无人开采子系统模块，灾害风险判识、灾害智能防控等安全开采子系统模块，覆岩移动监测及防控、水体流动监测等绿色开采子系统模块为支撑的智能无人安全绿色开采。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种煤铀协调绿色精准开采系统，包括：
地理空间CT扫描子系统：包括地理空间服务模块、互联网模块、CT扫描模块、VR模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，相互配合完成地理空间CT扫描；
无人开采子系统：包括多物理场测控模块、智能感知模块、自动巡航切割模块、无人精准掘进模块、物联网系统构建模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，相互配合完成无人开采；
安全开采子系统：包括地球物理数据库模块、灾害风险判识模块、灾害智能防控模块、风险监控预警模块、灾害人员定位救援通道搭建模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，相互配合完成避灾安全开采；
绿色开采子系统：包括覆岩移动监测及防控模块、水体流动监测模块、放射性物质扩散及控制模块、地表移动变形监测及防控模块、地表生态恢复模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，完成保水减沉控制污染源绿色开采；
数字信息化自动机械矿山控制子系统：包括数据仓库模块、资源评估与决策模块、地面远程监控模块和MGIS模块，所述数据仓库模块、资源评估与决策模块、地面远程监控模块与MGIS模块通过数据线无线网络互通数据，并执行所述MGIS模块命令；
所述地理空间CT扫描子系统位于本发明开端环节对矿产资源赋存环境进行透视化扫描并进行真三维反演，所述无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统平行存在并位于本发明中间环节，所述数字信息化自动机械矿山控制子系统位于本发明尾部环节并贯穿于所述无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统。
优选地，所述的地理空间服务技术模块包括遥感技术RS、全球定位系统GPS、三位地震勘探、地理信息系统GIS、钻井测井电法勘探。
优选地，数字信息化自动机械矿山控制子系统中，所述的MGIS模块对资源评估与决策模块、地面远程监控模块及数据仓库模块进行命令发送及反馈信息收集；所述的数据仓库模块包括数据库和模型库；所述的资源评估与决策模块包括矿山规划、开拓设计、工程设计；所述的地面远程监控模块包括无人开采、安全开采、绿色开采；所述的数据采集包括测量、勘探、传感、遥测遥感、文档等方法进行数据采集，并将数据信息传送至所述MGIS模块；所述的应用软件包括MCAD、全息投影、VR，并服务于MGIS模块。
优选地，所述的模型库包括储量计算模型、多场耦合模型、监测预警模型、开采仿真模型。
与现有的矿产资源开发系统相比，本发明具有如下优点：
本发明述及的煤铀协调绿色精准开采系统，通过利用地理空间服务技术，互联网技术，CT扫描技术等，建立了煤矿大数据智能动态判识，做到了地面可视化远程集中控制，真正实现智能无人安全绿色开采；所述的数据采集包括测量、勘探、传感、遥测遥感、文档等方法，能高效准确地整合采集到的各类数据、图形文件形成基础数据层；所述的资源评估与决策模块包括矿山规划、开拓设计、工程设计，通过模拟工艺流程、优化参数和设计方案等整合形成模拟与优化层；所述的数据仓库模块包括数据库和模型库，利用储量计算模型、多场耦合模型、监测预警模型、开采仿真模型等整合形成设计层；所述的MGIS模块向地面远程监控模块、资源评估与决策模块、数据仓库模块发送命令并接受相应信息数据，数据采集及应用软件向其传输数据资料，通过GPS自动调度技术、开采工艺及参数自动优化与控制技术、远程操作技术、惯性导航技术和监控预警技术等技术整合形成执行与控制层，及时快速地对相关指令作出反馈，保证整个系统有序正常地运行；所述的地面远程监控模块包括无人开采、安全开采、绿色开采，通过对无人开采中钻机、采煤机、运输机等机械，安全开采中瓦斯、冲击地压、水、火等致灾因素，绿色开采中放射物扩散控制、地表生态恢复等环节的监控来建立地面可视化远程集中控制中心，并整合形成管理层，保证对井下环境及工作状态实时反馈和监控。最终实现基于上述子系统，以多物理场测控、智能感知等无人开采子系统模块，灾害风险判识、灾害智能防控等安全开采子系统模块，覆岩移动监测及防控、水体流动监测等绿色开采子系统模块为支撑的智能无人安全绿色开采。
附图说明
图1为本发明实施例的系统框架图；
图2为本发明实施例中地理空间CT扫描子系统架构图；
图3为本发明实施例中数字信息化自动机械矿山控制子系统框架图；
图4为本发明实施例中系统层次图；
图5为本发明实施例中系统技术路线图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种煤铀协调绿色精准开采系统，包括地理空间CT扫描子系统，无人开采子系统，安全开采子系统，绿色开采子系统，数字信息化、自动机械矿山控制子系统，所述的地理空间CT扫描子系统采集数据后传送到所述的无人开采子系统，安全开采子系统，绿色开采子系统三大系统，三大系统根据三维反演数据信息，结合数字信息化、自动机械矿山控制子系统协调控制完成智能无人安全绿色开采。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，所述的地理空间CT扫描子系统包括地理空间服务模块、互联网模块、CT扫描模块、VR模块；所述的地理空间服务模块包括遥感技术RS、全球定位系统GPS、三位地震勘探、地理信息系统GIS、钻井测井电法勘探；所述的无人开采子系统包括多物理场测控模块，智能感知模块，自动巡航切割模块，无人精准掘进模块、物联网系统构建模块；所述的安全开采子系统包括地球物理数据库模块、灾害风险判识模块、灾害智能防控模块、风险监控预警模块、灾害人员定位救援通道搭建模块；所述的绿色开采子系统包括覆岩移动监测及防控模块、水体流动监测模块、放射性物质扩散及控制模块、地表移动变形监测及防控模块、地表生态恢复模块；所述的数字信息化、自动机械矿山控制子系统包括数据仓库模块、资源评估与决策模块、地面远程监控模块、MGIS模块；所述的MGIS模块对资源评估与决策模块、地面远程监控模块及数据仓库模块进行命令发送及反馈信息收集；所述的数据采集包括测量、勘探、传感、遥测遥感、文档等方法进行数据采集，并将数据信息传送至所述MGIS模块；所述的数据仓库模块包括数据库和模型库；所述的数据库和数据模型包括储量计算模型、多场耦合模型、监测预警模型、开采仿真模型；所述的资源评估与决策模块包括矿山规划、开拓设计、工程设计；所述的地面远程监控模块包括无人开采、安全开采、绿色开采；所述的无人开采包括钻机、采煤机、运输机等；所述的安全开采包括瓦斯、水、火和冲击地压等；所述的绿色开采包括放射物扩散控制、地表生态恢复等；所述的应用软件包含MCAD、全息投影、VR，并服务于MGIS模块。
本发明提供的一种煤铀协调绿色精准开采系统，利用了地理空间服务技术，互联网技术，CT扫描技术等，建立了煤矿大数据智能动态判识，做到了地面可视化远程集中控制，真正实现智能无人安全绿色开采。
图1、图4、图5中，所述的赋存条件包括产状、厚度和顶底板等；所述的地质构造包括断层、褶曲和陷落柱等；所述的致灾因素包括应力集中、裂隙发育、构造异常、瓦斯异常、承压水和漏风等；所述的灾害威胁包括瓦斯、水、火、冲击地压和放射性物质等。所述的地理空间CT扫描子系统采集煤矿赋存条件数据、地质构造、致灾因素、灾害威胁情况，进行真三维反演，建立数据仓库，实现大数据智能动态判识。所述的数字信息化、自动机械矿山控制子系统利用信息采集(传感器)收集处理所述无人开采子系统、安全开采子系统及绿色开采子系统中各模块数据信息，通过信号传输进行信息融合分析，形成精准判识，通过开采工艺选取及相应参数智能调整、采后采场处理工艺选取及相应参数智能调整、灾害风险监控预警及灾害救援同时结合大数据智能动态判识分别进行煤炭精准开采、煤炭绿色开采、无人智能安全绿色开采指导，并最终实现无人智能安全绿色开采。期间主要通过地面可视化远程集中控制中心将数据进行融合分析，精准判识，并利用GPS自动调度技术、开采工艺及参数自动优化与控制技术、远程操作技术、惯性导航技术和监控预警技术等技术及时快速地对相关指令作出反馈，完成开采工艺选取及相应参数智能调整，采后采场处理工艺选取及相应参数智能调整，灾害风险监控预警及灾害救援。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (4)
1.一种煤铀协调绿色精准开采系统，其特征在于：所述煤铀协调绿色精准开采系统包括：
地理空间CT扫描子系统：包括地理空间服务模块、互联网模块、CT扫描模块、VR模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，相互配合完成地理空间CT扫描；
无人开采子系统：包括多物理场测控模块、智能感知模块、自动巡航切割模块、无人精准掘进模块、物联网系统构建模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，相互配合完成无人开采；
安全开采子系统：包括地球物理数据库模块、灾害风险判识模块、灾害智能防控模块、风险监控预警模块、灾害人员定位救援通道搭建模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，相互配合完成避灾安全开采；
绿色开采子系统：包括覆岩移动监测及防控模块、水体流动监测模块、放射性物质扩散及控制模块、地表移动变形监测及防控模块、地表生态恢复模块，各模块间平行布置，并通过数据线无线网络进行数据传输，完成保水减沉控制污染源绿色开采；
数字信息化自动机械矿山控制子系统：包括数据仓库模块、资源评估与决策模块、地面远程监控模块和MGIS模块，所述数据仓库模块、资源评估与决策模块、地面远程监控模块与MGIS模块通过数据线无线网络互通数据，并执行所述MGIS模块命令；
所述地理空间CT扫描子系统位于本发明开端环节对矿产资源赋存环境进行透视化扫描并进行真三维反演，所述无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统平行存在并位于本发明中间环节，所述数字信息化自动机械矿山控制子系统位于本发明尾部环节并贯穿于所述无人开采子系统、安全开采子系统、绿色开采子系统。
2.根据权利要求1所述的一种煤铀协调绿色精准开采系统，其特征在于：所述的地理空间服务技术模块包括遥感技术RS、全球定位系统GPS、三位地震勘探、地理信息系统GIS、钻井测井电法勘探。
3.根据权利要求1所述的一种煤铀协调绿色精准开采系统，其特征在于：所述的数字信息化自动机械矿山控制子系统中，所述MGIS模块对资源评估与决策模块、地面远程监控模块及数据仓库模块进行命令发送及反馈信息收集；所述的数据仓库模块包括数据库和模型库；所述的资源评估与决策模块包括矿山规划、开拓设计、工程设计；所述的地面远程监控模块包括无人开采、安全开采、绿色开采；所述的数据采集包括测量、勘探、传感、遥测遥感、文档等方法进行数据采集，并将数据信息传送至所述MGIS模块；所述的应用软件包括MCAD、全息投影、VR，并服务于MGIS模块。
4.根据权利要求3所述的一种煤铀协调绿色精准开采系统，其特征在于：所述的模型库包括储量计算模型、多场耦合模型、监测预警模型、开采仿真模型。
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|---|---|---|---|---|
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