Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов

Проведен анализ пропускной способности технологических схем вспомогательного транспорта. По результатам шахтного эксперимента получена зависимость изменения полезного объема кузова шахтных вагонов от количества циклов подвигания забоя. Обосновано использование на шахтах Западного Донбасса способа бе...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
1. Verfasser:	Ширин, А.Л.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України 2014
Schriftenreihe:	Розробка родовищ
Schlagworte:	Розробка вугільних родовищ
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104546
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов / А.Л. Ширин // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 179-184. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104546
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1045462016-07-13T03:02:51Z Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов Ширин, А.Л. Розробка вугільних родовищ Проведен анализ пропускной способности технологических схем вспомогательного транспорта. По результатам шахтного эксперимента получена зависимость изменения полезного объема кузова шахтных вагонов от количества циклов подвигания забоя. Обосновано использование на шахтах Западного Донбасса способа бесконтактного определения объемов горной массы, остающейся в шахтных вагонах после разгрузки. Проведено аналіз пропускної здатності технологічних схем допоміжного транспорту. За результатами шахтного експерименту отримана залежність зміни корисного об'єму кузова шахтних вагонів від кількості циклів посування вибою. Обґрунтовано використання на шахтах Західного Донбасу способу безконтактного визначення обсягів гірничої маси, що залишається в шахтних вагонах після розвантаження. Analysis of current capacity of auxiliary transport technological schemes is conducted. Changing dependence of effective volume of mine wagons body from quantity of stoping face advance rate is received with help of mine experiment. Usage of noncontact method of rock mass determination that remain in mine wagons after unloading on Western Donbass mines is substantiated. 2014 Article Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов / А.Л. Ширин // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 179-184. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2415-3435 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104546 622.625.24.008.6 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Розробка вугільних родовищ Розробка вугільних родовищ
spellingShingle	Розробка вугільних родовищ Розробка вугільних родовищ Ширин, А.Л. Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов Розробка родовищ
description	Проведен анализ пропускной способности технологических схем вспомогательного транспорта. По результатам шахтного эксперимента получена зависимость изменения полезного объема кузова шахтных вагонов от количества циклов подвигания забоя. Обосновано использование на шахтах Западного Донбасса способа бесконтактного определения объемов горной массы, остающейся в шахтных вагонах после разгрузки.
format	Article
author	Ширин, А.Л.
author_facet	Ширин, А.Л.
author_sort	Ширин, А.Л.
title	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов
title_short	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов
title_full	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов
title_fullStr	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов
title_full_unstemmed	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов
title_sort	результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов
publisher	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Розробка вугільних родовищ
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104546
citation_txt	Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов / А.Л. Ширин // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 179-184. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Розробка родовищ
work_keys_str_mv	AT širinal rezulʹtatyissledovanijvizualʹnooptičeskogometodadiagnostirovaniâprocessavygruzkiporodyizšahtnyhvagonov
first_indexed	2025-07-07T15:31:06Z
last_indexed	2025-07-07T15:31:06Z
_version_	1837002672600776704
fulltext	179 УДК 622.625.24.008.6 © А.Л. Ширин А.Л. Ширин РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИЗУАЛЬНО- ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫГРУЗКИ ПОРОДЫ ИЗ ШАХТНЫХ ВАГОНОВ Проведен анализ пропускной способности технологических схем вспомогательного транспорта. По результатам шахтного эксперимента получена зависимость изменения полезного объема кузова шахтных вагонов от количества циклов подвига- ния забоя. Обосновано использование на шахтах Западного Донбасса способа бескон- тактного определения объемов горной массы, остающейся в шахтных вагонах после разгрузки. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ВІЗУАЛЬНО-ОПТИЧНОГО МЕТОДУ ДІАГНОСТУВАННЯ ПРОЦЕСУ ВИВАНТАЖЕННЯ ПОРОДИ З ШАХТНИХ ВАГОНІВ Проведено аналіз пропускної здатності технологічних схем допоміжного транспорту. За результатами шахтного експерименту отримана залежність зміни корисного об'єму кузова шахтних вагонів від кількості циклів посування вибою. Обґрунтовано використання на шахтах Західного Донбасу способу безконтактного визначення обсягів гірничої маси, що залишається в шахтних вагонах після розвантаження. RESEARCH RESULTS OF VISUALLY-OPTICAL METHOD OF DIAGNOSTICS ROCK UNLOADING PROCESS FROM MINE WAGONS Analysis of current capacity of auxiliary transport technological schemes is conducted. Changing dependence of effective volume of mine wagons body from quantity of stoping face advance rate is received with help of mine experiment. Usage of noncontact method of rock mass determination that remain in mine wagons after unloading on Western Donbass mines is substantiated. ВВЕДЕНИЕ При разработке прирезаемых запасов угля, расположенных у границ шахтных полей, длина транспортных магистралей достигает 6,0 – 7,0 км. Резервные запасы преимущественно сосредоточены в зонах влияния тектонических нарушений, высо- кой обводненности и интенсивного пуче- ния пород почвы. В подобных условиях ведения горных работ своевременный вы- воз породы из подготовительных забоев рельсовыми видами транспорта является трудно решаемой, а в большинстве случаев невыполнимой задачей. В условиях активного пучения пород почвы на шахтах Западного Донбасса в ка- честве единого транспортного средства при комбайновом проведении подготови- тельных выработок применяют напочвен- 180 ные канатные дороги. Однако, даже при использовании технологических схем транспорта с применением напочвенных дорог высокого технического уровня типа ДКНП-1,6, саморазгружающихся шахтных вагонов ВД-2,5 и аккумулирующих пород- ных бункеров (рис. 1) отмечается невы- полнение планируемых темпов проведения подготовительных выработок из-за несвое- временного вывоза породы из забоев. Рис. 1. Технологическая схема транспортирования породы ДКНП-1,6 Результаты анализа пропускной спо- собности технологических схем вспомога- тельного транспорта показали, что одной из причин снижения темпов проведения выработок по вине транспорта является отклонение эксплуатационных параметров шахтных вагонов из-за налипания породы на стенки и днище кузова. Изменение экс- плуатационных параметров шахтных ваго- нов, таких как емкость (V) и грузоподъем- ность (G), обусловлено технологией про- ведения участковых подготовительных выработок. В соответствии с требованиями ТБ при комбайновом проведении подготовитель- ных выработок процессы разрушения мас- сива сопровождаются пылеподавлением (орошением). В результате из подготови- тельных забоев в шахтных вагонах выдает- ся на поверхность горная масса (порода, уголь) влажностью 50 – 80% и липкостью до 75 г/см2. Шахтными исследованиями установлено, что при транспортировании горной массы в протяженных криволиней- ных выработках со знакопеременным про- филем пути происходят различного вида поступательные и вращательные колеба- ния элементов конструкции шахтных ваго- нов. К основным видам поступательных колебаний относятся: подергивание – вдоль оси ОХ; боковой относ – вдоль оси ОY и подпрыгивание – вдоль оси ОZ. К вращательным колебаниям относятся: боковая (поперечная) качка – вокруг оси ОХ; продольная качка (галопирование) – вокруг оси ОY и влияние – вокруг оси ОZ. В результате многократных пространст- венных колебаний происходит интенсив- ное уплотнение влажной породы и налипа- ние ее на стенки и днище вагонеток и, как 181 следствие, снижение коэффициента использования объема кузова шахтного вагона. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ По результатам анализа работ в области управления грузопотоками шахтной поро- ды установлено, что выявленная проблема до настоящего времени остается малоизу- ченной. В подобных ситуациях значитель- но повышается роль оперативно-производ- ственного диагностирования и управления транспортно-технологическими процесса- ми перемещения породы в подземных вы- работках при выполнении горнопроходче- ских работ. Цель оперативно-производственного диагностирования и управления процесса- ми перемещения породы заключается в ко- ординации во времени и пространстве ме- роприятий поиска и устранения несовер- шенств при выгрузке породы из шахтных вагонов в бункер (конечная операция транспортно-технологического процесса) и передачи текущей информации проходче- скому звену о степени готовности подвиж- ного состава к выполнению работ следую- щего цикла – выемки и погрузки породы в вагоны. Для обоснования метода оперативного управления процессом выгрузки породы из шахтных вагонов был проведен комплекс исследований по установлению причин и характера налипания породы в кузове ва- гонеток, способов контроля и средств ди- агностирования данного процесса. Шахтными исследованиями установле- но, что при темпах подвигания подготови- тельных забоев ≥v 2,4 м/смену (три и бо- лее цикла), подобные события приводили в конце смены к снижению полезного объе- ма кузова вагонеток на 25 – 30%. Как след- ствие, нарушались графики выполнения текущих процессов и операций в подгото- вительных забоях, снижались темпы про- ведения выработок, а также повышались удельные энергозатраты, связанные с транспортированием «мертвого груза», т.е. налипшей горной массы. На рис. 2 приведены результаты шахт- ного эксперимента по установлению пока- зателей и характера изменения полезного объема кузова шахтных вагонов ВД-2,5 и ВГ-3,3 после выполнения очередных цик- лов погрузочно-разгрузочных и транс- портных работ. Необходимо отметить, что в практике технического диагностирования механиче- ских систем состояние анализируемого объекта оценивается по результатам воз- ложенных на него функций, т.е. с помо- щью методов функционального диагно- стирования [1]. Алгоритм функционального диагности- рования предусматривает учет входных воздействий и выходных реакций, после- довательность выполнения операций, а также внешние и косвенные признаки. Известные методы диагностирования процессов и операций при выполнении по- грузочно-разгрузочных работ в подземных условиях – затратное мероприятие, тре- бующее дополнительного введения в транспортно-технологическую цепочку энергоемкого стационарного оборудова- ния. Например, на зарубежных рудниках цветной металлургии, добывающих редкие и благородные металлы, объемы невыгру- женной горной массы определяют методом взвешивания груженых и порожних соста- вов. В работах [2, 3] описаны методы кон- троля добычи горнорудной массы с помо- щью модулей АСУ ТП-Д и стационарных устройств взвешивания вагонеток АКРВ- 87 производства Болгарии. Технология ведения горных работ на угольных шахтах не предусматривает вы- полнение операций, связанных с взвеши- ванием вагонов с пустой породой (отхода- ми горного производства). По этой причи- не на предприятиях отрасли отсутствует опыт ведения подобных мероприятий. 182 100 90 80 70 60 50 0 1 2 3 4 Циклы подвигания забоя Е м ко ст ь ва го не тк и, % ВД-2,5 ВГ-3,3 y =0,011x2 – 0,098x + 1 y =0,016x2 – 0,159x + 1 Рис. 2. Характер снижения полезного объема кузова шахтных вагонов при налипании породы в кузове вагонетки Для реализации малоисследованной на- учно-практической задачи рекомендовано использовать визуально-оптический метод контроля процесса выгрузки породы из шахтных вагонов. Сущность предлагаемо- го технического решения заключается в установке системы стереовидения в пункте выгрузки породы из груженых составов в бункер, обеспечивающей диагностику процесса разгрузки шахтных вагонов. Идея заключается в использовании эф- фекта компьютерного зрения для опера- тивного распознавания толщины слоя на- липшей горной массы на стенки и днище шахтной вагонетки и по визуальному ана- лизу получаемых трехмерных изображе- ний принимать соответствующие решения для координации режимов работы транс- портно-технологической системы. Компьютерное зрение – теория и тех- нология создания искусственных систем, обеспечивающих обнаружение, слежение и классификацию исследуемых объектов пу- тем анализа и синтеза трехмерных изобра- жений и видеоданных, последовательно получаемых с различных камер, датчиков и устройств. Видеоданные могут быть представлены множеством форм, таких как видеопоследовательность изображения с различных камер или трехмерными дан- ными, например, с датчиков устройства Kinect или стереосистемы камер. Сущность стереовидения заключается в имитации человеческого бинокулярного зрения. Система стереовидения позволяет компьютеру по двум снимкам, получен- ным с помощью двух камер, считывать в трехмерном виде информацию об окруже- нии и создавать карту глубины изображе- ния. В рассматриваемом случае – толщину слоя налипшей горной массы. Под картой глубины подразумевается изображение, где каждый пиксель пред- ставляет не цвет, а расстояние от объекта до камеры. Чем темнее объект на карте, тем он дальше от камеры. Методикой комплексных исследований предусматривалось, что программный ком- плекс создаваемой компьютерной системы контроля и управления режимами работы ДКНП-1,6 с применением стереовидения должен совмещать в себе три важные функции: – регистрацию движения состава с од- новременным поиском в кадре вагонетки, устанавливаемой под разгрузку; – обработку полученного кадра с по- следующим поиском отклонений от задан- ной нормы; – передачу обработанной информации оператору ДКНП-1,6 для принятия реше- ния. В соответствии с приведенными функ- циями, для создаваемой стереосистемы, была разработана программа лабораторно- го эксперимента, которая предусматривала проведение комплекса специфических ис- следований на действующем оборудовании лаборатории рельсового транспорта ка- федры транспортных систем и технологий НГУ. Для сборки и установки стереосистемы потребовалось определить положение ка- мер – рассчитать длину стереобазы, высоту установки камер и их направление. При выполнении расчетов использовались по- 183 казатели освещенности помещения в месте установки стереосистемы, а также техни- ческие характеристики камер и шахтного вагона. Необходимо отметить, что на практике процесс установки очередной вагонетки для выгрузки породы в бункер осуществ- ляется автоматически, путем проталкива- ния состава груженых вагонеток без рас- цепки. В этой связи для качественного распознавания движения вагонеток в обо- их кадрах камер, необходимо зафиксиро- вать стереосистему на таком расстоянии, чтобы в одну единицу времени вагонетка была одновременно в центре кадра обеих камер (рис. 3). Sb c1 c2 v1 v2A B 2700 850 13 00 h Рис. 3. Схема к расчету высоты расположения камер: c1, c2 – камеры стереосистемы; v1, v2 – поле зрения каждой камеры; h – высота расположе- ния стереосистемы относительно рельсового пути Высота между камерами и вагонеткой рассчитывается в зависимости от длины вагонетки, однако из-за различных пара- метров камер, их матриц и разрешающих способностей расчеты показывают только приблизительное расстояние, поэтому сис- тему нужно дополнительно проверять и настраивать на месте установки. Расчет высоты установки камер h про- изводится в соответствии с выражением: в в H mh fAh += , где вA – горизонтальный размер вагонет- ки, м; f – фокусное расстояние, мм; mh – горизонтальный размер матрицы, мм; вH – высота вагонетки, м. При проведении натурного экспери- мента использовались камеры с фокусным расстоянием около 4,8 мм и горизонталь- ным размером матрицы – 4 мм. Примени- тельно к рассматриваемым условиям для вагонетки ВГ-1,6 минимальная высота установки камер, согласно расчетам, со- ставила h1,6 = 3,1 м, а для вагонетки длиной 2,5 м и высотой 1,3 м h2,5 = 4,3 м. Расчетные показатели вместимости кадра и высоты установки камер с различ- ным фокусным расстоянием приведены в таблице. ВМЕСТИМОСТЬ КАДРА КАМЕР С MH = 4,8 мм Таблица Расстояние от камер до объекта, м 1,5 3,0 4,6 Фокусное расстояние, мм Горизонтальная вместимость кадра, м 1,78 7,6 15,1 22,7 2,45 5,3 10,5 15,8 3,00 3,5 7,5 11,3 3,60 2,3 4,6 6,9 4,00 2,0 4,0 6,0 8,00 0,9 1,8 2,7 16,00 0,4 0,9 1,3 50,00 0,1 0,2 0,4 184 Для формирования базы исходных дан- ных были выполнены исследования по оп- ределению рациональной высоты установ- ки стереокамер для серийно выпускаемых типов шахтных грузовых вагонов. По ре- зультатам аналитических расчетов было установлено рациональное фокусное рас- стояние камеры f, с которого возможно по- лучать полноразмерные кадры шахтных вагонеток в подземных выработках: H Shf ⋅⋅= ν , где v – вертикальный размер матрицы, мм; h – горизонтальный размер матрицы, мм; S – расстояние до объекта, м; H – горизонтальный размер объекта, м. ВЫВОДЫ Показателем значимости натурного эксперимента было установление характе- ра изменения коэффициента использова- ния внутреннего объема кузова вагонеток на разных стадиях горного производства. В связи с этим ставилось условие, чтобы сте- реокамеры качественно отслеживали со- бытия, связанные с процессами налипания породы внутри кузова шахтного вагона, т.е. оперативно определяли количество горной массы, оставшейся в кузове на уровне днища вагонетки после каждого цикла ее разгрузки. Результаты экспериментальных иссле- дований по установлению объема налип- шей породы и коэффициента использова- ния объема кузова вагонеток послужили базой для разработки программных про- дуктов для контроля процесса выпуска по- роды из шахтных вагонов и «Исходных требований на применение системы сте- реовидения для компьютерной диагности- ки технических и эксплуатационных пара- метров транспортно-технологической сис- темы с применением напочвенных канат- ных дорог нового поколения». СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Коллакот Р. Диагностика повреждений: пер. с англ. / Р. Коллакот. – М.: Мир, 1988. – 512 с. 2. Ситников Д.М. Самоочищающиеся вагонетки с донной разгрузкой на шахтах Подмосковного бассейна: экспресс-информ. / Д.М. Ситников, Г.Д. Потапенко, С.Я. Саутов. – М.: ЦНИЭИуголь, 1986. – 15 с. 3. Комплекс технических средств весового учета работы подземного рельсового транспорта / Ю.И. Гав- рилов, В.В. Усанов, В.Ф. Степаненко [и др.] // Состояние и перспективы автоматизации процессов на откры- тых и подземных рудниках: материалы совещания.– Орджоникидзе, 1982. – С. 45 – 47. 4. Ширин А.Л. Визуально-оптический метод кон- троля процесса выгрузки породы из шахтных вагонов / А.Л. Ширин // Інформаційні технології в освіті, техні- ці та промисловості: всеукр. наук.-практ. конф. аспіра- нтів, молодих учених і студентів, 8 – 11 жовтня 2013 р.: тези доп. – Івано-Франківськ, 2013. ОБ АВТОРАХ Ширин Артем Леонидович – ассистент кафедры программного обеспечения компьютерных систем На- ционального горного университета.

Результаты исследований визуально-оптического метода диагностирования процесса выгрузки породы из шахтных вагонов

Institution

Ähnliche Einträge