本發(fā)明涉及資源開(kāi)采領(lǐng)域，尤其涉及一種煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)煤炭資源豐富，受賦存條件及開(kāi)采技術(shù)限制，實(shí)際可采綠色煤炭資源量較少，煤炭資源分布范圍廣，但煤層差異大、條件差，薄和極薄煤層、厚與特厚(巨厚)煤層、大傾角與急傾斜煤層廣泛分布，開(kāi)采難度大，同時(shí)面臨瓦斯、沖擊地壓、煤塵爆炸、礦井水害、高溫?zé)岷Φ葹?zāi)害威脅。在地質(zhì)情況不清、災(zāi)害升級(jí)、威脅不明、重大技術(shù)難題沒(méi)有解決等條件下，盲目建井生產(chǎn)往往導(dǎo)致重大災(zāi)難事故。煤礦動(dòng)力災(zāi)害常常是非線性復(fù)雜問(wèn)題，機(jī)理尚不清楚，監(jiān)控預(yù)警沒(méi)有解決，同時(shí)缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)裝備，災(zāi)后應(yīng)急救援效率低。煤炭開(kāi)采面臨地應(yīng)力、瓦斯、煤巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、施工擾動(dòng)等致災(zāi)因素，涉及到多場(chǎng)耦合煤巖破壞過(guò)程瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)等理論。同時(shí)在煤鈾垂直疊加區(qū)域，鈾礦床一般賦存在煤層上部，煤鈾開(kāi)采存在一定的矛盾性，二者開(kāi)采對(duì)覆巖、水體、地表生態(tài)等均產(chǎn)生一定的負(fù)面效應(yīng)。基于上述情況，針對(duì)煤鈾垂直疊加賦存資源開(kāi)采，急需一種煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)，以達(dá)到推動(dòng)煤炭工業(yè)科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)煤鈾資源智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采保證國(guó)家綠色能源供給的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提出一種煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)，通過(guò)地理空間CT掃描子系統(tǒng)對(duì)礦產(chǎn)資源賦存環(huán)境進(jìn)行透視化掃描并進(jìn)行真三維反演，無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)、安全開(kāi)采子系統(tǒng)、綠色開(kāi)采子系統(tǒng)根據(jù)三維反演數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)字信息化自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制完成智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采，實(shí)現(xiàn)基于上述子系統(tǒng)，以多物理場(chǎng)測(cè)控、智能感知等無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)模塊，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)、災(zāi)害智能防控等安全開(kāi)采子系統(tǒng)模塊，覆巖移動(dòng)監(jiān)測(cè)及防控、水體流動(dòng)監(jiān)測(cè)等綠色開(kāi)采子系統(tǒng)模塊為支撐的智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)，包括：

地理空間CT掃描子系統(tǒng)：包括地理空間服務(wù)模塊、互聯(lián)網(wǎng)模塊、CT掃描模塊、VR模塊，各模塊間平行布置，并通過(guò)數(shù)據(jù)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，相互配合完成地理空間CT掃描；

無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)：包括多物理場(chǎng)測(cè)控模塊、智能感知模塊、自動(dòng)巡航切割模塊、無(wú)人精準(zhǔn)掘進(jìn)模塊、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建模塊，各模塊間平行布置，并通過(guò)數(shù)據(jù)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，相互配合完成無(wú)人開(kāi)采；

安全開(kāi)采子系統(tǒng)：包括地球物理數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)模塊、災(zāi)害智能防控模塊、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警模塊、災(zāi)害人員定位救援通道搭建模塊，各模塊間平行布置，并通過(guò)數(shù)據(jù)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，相互配合完成避災(zāi)安全開(kāi)采；

綠色開(kāi)采子系統(tǒng)：包括覆巖移動(dòng)監(jiān)測(cè)及防控模塊、水體流動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊、放射性物質(zhì)擴(kuò)散及控制模塊、地表移動(dòng)變形監(jiān)測(cè)及防控模塊、地表生態(tài)恢復(fù)模塊，各模塊間平行布置，并通過(guò)數(shù)據(jù)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成保水減沉控制污染源綠色開(kāi)采；

數(shù)字信息化自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊、資源評(píng)估與決策模塊、地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊和MGIS模塊，所述數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊、資源評(píng)估與決策模塊、地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊與MGIS模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互通數(shù)據(jù)，并執(zhí)行所述MGIS模塊命令；

所述地理空間CT掃描子系統(tǒng)位于本發(fā)明開(kāi)端環(huán)節(jié)對(duì)礦產(chǎn)資源賦存環(huán)境進(jìn)行透視化掃描并進(jìn)行真三維反演，所述無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)、安全開(kāi)采子系統(tǒng)、綠色開(kāi)采子系統(tǒng)平行存在并位于本發(fā)明中間環(huán)節(jié)，所述數(shù)字信息化自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)位于本發(fā)明尾部環(huán)節(jié)并貫穿于所述無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)、安全開(kāi)采子系統(tǒng)、綠色開(kāi)采子系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述的地理空間服務(wù)技術(shù)模塊包括遙感技術(shù)RS、全球定位系統(tǒng)GPS、三位地震勘探、地理信息系統(tǒng)GIS、鉆井測(cè)井電法勘探。

優(yōu)選地，數(shù)字信息化自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)中，所述的MGIS模塊對(duì)資源評(píng)估與決策模塊、地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊進(jìn)行命令發(fā)送及反饋信息收集；所述的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)；所述的資源評(píng)估與決策模塊包括礦山規(guī)劃、開(kāi)拓設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)；所述的地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊包括無(wú)人開(kāi)采、安全開(kāi)采、綠色開(kāi)采；所述的數(shù)據(jù)采集包括測(cè)量、勘探、傳感、遙測(cè)遙感、文檔等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)信息傳送至所述MGIS模塊；所述的應(yīng)用軟件包括MCAD、全息投影、VR，并服務(wù)于MGIS模塊。

優(yōu)選地，所述的模型庫(kù)包括儲(chǔ)量計(jì)算模型、多場(chǎng)耦合模型、監(jiān)測(cè)預(yù)警模型、開(kāi)采仿真模型。

與現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明述及的煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)，通過(guò)利用地理空間服務(wù)技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，CT掃描技術(shù)等，建立了煤礦大數(shù)據(jù)智能動(dòng)態(tài)判識(shí)，做到了地面可視化遠(yuǎn)程集中控制，真正實(shí)現(xiàn)智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采；所述的數(shù)據(jù)采集包括測(cè)量、勘探、傳感、遙測(cè)遙感、文檔等方法，能高效準(zhǔn)確地整合采集到的各類(lèi)數(shù)據(jù)、圖形文件形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層；所述的資源評(píng)估與決策模塊包括礦山規(guī)劃、開(kāi)拓設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬工藝流程、優(yōu)化參數(shù)和設(shè)計(jì)方案等整合形成模擬與優(yōu)化層；所述的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)，利用儲(chǔ)量計(jì)算模型、多場(chǎng)耦合模型、監(jiān)測(cè)預(yù)警模型、開(kāi)采仿真模型等整合形成設(shè)計(jì)層；所述的MGIS模塊向地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、資源評(píng)估與決策模塊、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊發(fā)送命令并接受相應(yīng)信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用軟件向其傳輸數(shù)據(jù)資料，通過(guò)GPS自動(dòng)調(diào)度技術(shù)、開(kāi)采工藝及參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化與控制技術(shù)、遠(yuǎn)程操作技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)和監(jiān)控預(yù)警技術(shù)等技術(shù)整合形成執(zhí)行與控制層，及時(shí)快速地對(duì)相關(guān)指令作出反饋，保證整個(gè)系統(tǒng)有序正常地運(yùn)行；所述的地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊包括無(wú)人開(kāi)采、安全開(kāi)采、綠色開(kāi)采，通過(guò)對(duì)無(wú)人開(kāi)采中鉆機(jī)、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械，安全開(kāi)采中瓦斯、沖擊地壓、水、火等致災(zāi)因素，綠色開(kāi)采中放射物擴(kuò)散控制、地表生態(tài)恢復(fù)等環(huán)節(jié)的監(jiān)控來(lái)建立地面可視化遠(yuǎn)程集中控制中心，并整合形成管理層，保證對(duì)井下環(huán)境及工作狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋和監(jiān)控。最終實(shí)現(xiàn)基于上述子系統(tǒng)，以多物理場(chǎng)測(cè)控、智能感知等無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)模塊，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)、災(zāi)害智能防控等安全開(kāi)采子系統(tǒng)模塊，覆巖移動(dòng)監(jiān)測(cè)及防控、水體流動(dòng)監(jiān)測(cè)等綠色開(kāi)采子系統(tǒng)模塊為支撐的智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)框架圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中地理空間CT掃描子系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)字信息化自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)框架圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)層次圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)技術(shù)路線圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供一種煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)，包括地理空間CT掃描子系統(tǒng)，無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)，安全開(kāi)采子系統(tǒng)，綠色開(kāi)采子系統(tǒng)，數(shù)字信息化、自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)，所述的地理空間CT掃描子系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后傳送到所述的無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)，安全開(kāi)采子系統(tǒng)，綠色開(kāi)采子系統(tǒng)三大系統(tǒng)，三大系統(tǒng)根據(jù)三維反演數(shù)據(jù)信息，結(jié)合數(shù)字信息化、自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制完成智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述的地理空間CT掃描子系統(tǒng)包括地理空間服務(wù)模塊、互聯(lián)網(wǎng)模塊、CT掃描模塊、VR模塊；所述的地理空間服務(wù)模塊包括遙感技術(shù)RS、全球定位系統(tǒng)GPS、三位地震勘探、地理信息系統(tǒng)GIS、鉆井測(cè)井電法勘探；所述的無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)包括多物理場(chǎng)測(cè)控模塊，智能感知模塊，自動(dòng)巡航切割模塊，無(wú)人精準(zhǔn)掘進(jìn)模塊、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建模塊；所述的安全開(kāi)采子系統(tǒng)包括地球物理數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)模塊、災(zāi)害智能防控模塊、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警模塊、災(zāi)害人員定位救援通道搭建模塊；所述的綠色開(kāi)采子系統(tǒng)包括覆巖移動(dòng)監(jiān)測(cè)及防控模塊、水體流動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊、放射性物質(zhì)擴(kuò)散及控制模塊、地表移動(dòng)變形監(jiān)測(cè)及防控模塊、地表生態(tài)恢復(fù)模塊；所述的數(shù)字信息化、自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊、資源評(píng)估與決策模塊、地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、MGIS模塊；所述的MGIS模塊對(duì)資源評(píng)估與決策模塊、地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊進(jìn)行命令發(fā)送及反饋信息收集；所述的數(shù)據(jù)采集包括測(cè)量、勘探、傳感、遙測(cè)遙感、文檔等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)信息傳送至所述MGIS模塊；所述的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)；所述的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)模型包括儲(chǔ)量計(jì)算模型、多場(chǎng)耦合模型、監(jiān)測(cè)預(yù)警模型、開(kāi)采仿真模型；所述的資源評(píng)估與決策模塊包括礦山規(guī)劃、開(kāi)拓設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)；所述的地面遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊包括無(wú)人開(kāi)采、安全開(kāi)采、綠色開(kāi)采；所述的無(wú)人開(kāi)采包括鉆機(jī)、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等；所述的安全開(kāi)采包括瓦斯、水、火和沖擊地壓等；所述的綠色開(kāi)采包括放射物擴(kuò)散控制、地表生態(tài)恢復(fù)等；所述的應(yīng)用軟件包含MCAD、全息投影、VR，并服務(wù)于MGIS模塊。

本發(fā)明提供的一種煤鈾協(xié)調(diào)綠色精準(zhǔn)開(kāi)采系統(tǒng)，利用了地理空間服務(wù)技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，CT掃描技術(shù)等，建立了煤礦大數(shù)據(jù)智能動(dòng)態(tài)判識(shí)，做到了地面可視化遠(yuǎn)程集中控制，真正實(shí)現(xiàn)智能無(wú)人安全綠色開(kāi)采。

圖1、圖4、圖5中，所述的賦存條件包括產(chǎn)狀、厚度和頂?shù)装宓?；所述的地質(zhì)構(gòu)造包括斷層、褶曲和陷落柱等；所述的致災(zāi)因素包括應(yīng)力集中、裂隙發(fā)育、構(gòu)造異常、瓦斯異常、承壓水和漏風(fēng)等；所述的災(zāi)害威脅包括瓦斯、水、火、沖擊地壓和放射性物質(zhì)等。所述的地理空間CT掃描子系統(tǒng)采集煤礦賦存條件數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造、致災(zāi)因素、災(zāi)害威脅情況，進(jìn)行真三維反演，建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)智能動(dòng)態(tài)判識(shí)。所述的數(shù)字信息化、自動(dòng)機(jī)械礦山控制子系統(tǒng)利用信息采集(傳感器)收集處理所述無(wú)人開(kāi)采子系統(tǒng)、安全開(kāi)采子系統(tǒng)及綠色開(kāi)采子系統(tǒng)中各模塊數(shù)據(jù)信息，通過(guò)信號(hào)傳輸進(jìn)行信息融合分析，形成精準(zhǔn)判識(shí)，通過(guò)開(kāi)采工藝選取及相應(yīng)參數(shù)智能調(diào)整、采后采場(chǎng)處理工藝選取及相應(yīng)參數(shù)智能調(diào)整、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警及災(zāi)害救援同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)智能動(dòng)態(tài)判識(shí)分別進(jìn)行煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采、煤炭綠色開(kāi)采、無(wú)人智能安全綠色開(kāi)采指導(dǎo)，并最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能安全綠色開(kāi)采。期間主要通過(guò)地面可視化遠(yuǎn)程集中控制中心將數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，精準(zhǔn)判識(shí)，并利用GPS自動(dòng)調(diào)度技術(shù)、開(kāi)采工藝及參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化與控制技術(shù)、遠(yuǎn)程操作技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)和監(jiān)控預(yù)警技術(shù)等技術(shù)及時(shí)快速地對(duì)相關(guān)指令作出反饋，完成開(kāi)采工藝選取及相應(yīng)參數(shù)智能調(diào)整，采后采場(chǎng)處理工藝選取及相應(yīng)參數(shù)智能調(diào)整，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警及災(zāi)害救援。

當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替換、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。