矿用提升机制动系统虚拟仿真研究

以某矿用提升机双工作点恒减速安全制动系统为对象,基于虚拟现实技术,设计并开发了一种提升机制动系统的虚拟仿真系统。采用SolidWorks、3DMax和Photoshop建立矿井提升机制动系统模型、场景及图标,在此基础上依托Unity3D开发平台对虚拟场景及模型再次开发,并建立交互界面。通过研究提出了一种在Unity3D中对液压系统仿真建模的方法,通过场景漫游功能增加了使用沉浸感,实现了提升机启制动状态、液压系统工作原理及工作运动曲线的同步结合,为煤矿机械类虚拟仿真教学研究提供了技术参考。     

EBZ200型综掘机在拱形巷道掘锚一体化作业的研究及应用

针对目前梅花井煤矿使用综掘机进行巷道掘进、人工使用锚杆钻机进行锚固支护的方式,提出了一种在综掘机机身安装锚杆钻机、临时支护和工作平台的方法,通过改进设备以及优化巷道掘进工艺,提高巷道掘进速度,降低劳动强度,实现掘锚一体化作业。现场应用证明,综掘机改为掘锚一体机,集掘进、支护于一体,减少了巷道掘进过程中人工搬用锚杆钻机的工序,提高了掘进速度。     

Unity3D软件下的虚拟矿山仿真开发

针对传统三维虚拟矿山在模型建模、信息交互、属性查询及应用平台等方面的不足,借助Unity3D实现实体矿山的虚拟仿真;通过搭建虚拟矿山仿真架构,利用AutoCAD、3d Max建立虚拟矿山的三维场景模型;基于Unity3D进行虚拟矿山的集成、辅助场景、漫游系统和避灾路线模拟。结果表明:虚拟矿山系统的建立,实现了矿山开采环境仿真以及开采过程模拟,为矿山安全培训教育、作业人员避灾自救及矿山应急救援组织决策等提供了三维立体仿真指导,对其他类似矿山的数字化建设具有一定的借鉴意义。     

矿井工作面巷道综掘效率影响因素分析

以开元矿的综掘现场条件为研究对象,从地质条件、支护参数、掘进设备的选择、施工管理与工艺等方面出发,分析了各因素对掘进效率的影响,得出必须正确掌握影响掘进效率的主要因素,科学组织生产才能有效提高综掘效率,可为巷道综掘工作提供借鉴。     

物理引擎技术在履带式车辆仿真训练系统中的应用

为了解决现有煤矿机械设备仿真训练系统真实性不高的现状,以及难以使操作者产生沉浸感的问题。以EBH-120型综掘机为例,提出了一种基于物理引擎的履带式车辆运动模拟方法。该方法通过3ds Max建立综掘机与掘进巷道场景等的三维模型,Newton物理引擎进行刚体动力学设计,应用Quest3D虚拟现实软件开发了一套履带式车辆仿真训练系统。使用结果表明:该仿真训练系统能使操作者产生较强的沉浸感,有效改善了以往系统因真实性不足导致的培训效率不高的缺点,在煤矿培训领域有很强的应用前景。     

钻爆法施工过程交互仿真研究

针对井下巷道掘进存在的过程基本单元精细化仿真缺失、三维仿真程度不足、数据分析分散等问题,基于虚拟现实技术,设计了一种井下巷道掘进过程动态交互仿真的总体框架。分析了静态模型制作、动态仿真、人机交互3项关键技术方案,开发出基于Unity3D的巷道掘进过程动态交互仿真平台。该平台实现了凿岩、装药、爆破等巷道掘进过程和凿岩机等设备的动态仿真、人机交互,同时可收集井巷掘进数据、统计处理施工参数,有助于提高掘进爆破过程的教学质量,加强矿山对员工的安全培训,有助于找到施工薄弱环节等。     

我国综合机械化掘进技术发展40 a

回顾了我国综合机械化掘进40 a的发展历程,对我国煤矿巷道综掘技术与装备的现状进行了总结,对我国煤矿井下巷道综掘技术与装备存在的问题进行了概括,指出制约我国巷道掘进速度的因素主要有支护时间、掘进工作面降尘效率、元部件可靠性以及自动控制技术。分析了国内掘进机在截割技术、元部件可靠性、自动控制技术、除尘系统以及系统配套技术方面与国外相比存在的差距。最后提出今后我国悬臂式掘进机及综掘技术的发展方向：提高整机适应性,拓展使用范围;开展基础技术研究,提高元部件使用性能;发展综掘系统配套技术。     

基于Unity3D的采矿方法动态仿真系统研发

采矿工程教学交互仿真系统研究受到国内外采矿学者的广泛重视。针对采矿方法的动态仿真需求,研究采矿方法动态交互仿真的框架及功能需求,提出二维曲线挤出实体建模技术,为采矿方法动态仿真提供模型支撑;基于渲染器重写等可视化算法,将巷道掘进、炮孔钻进以及爆破过程动态可视化;利用坐标转换算法,实现了旋转、拖拽、平移及固定视角转化等用户交互操作。依托3d Max和Unity3D软件,针对VCR采矿方法进行动态仿真系统实现,通过碰撞体组件选择、控制代码优化等仿真系统性能优化方法,减轻计算机运行负担,提升了仿真效果和运行速度,为采矿行业交互仿真系统搭建提供可靠借鉴。     

基于数字孪生的智能掘进工作面三维场景再现技术研究

目前井下掘进设备作业一般采取视距遥控或远程视频监控方式,巷道断面成形质量取决于人工操作经验或视频数据传输质量。针对该问题,结合智能掘进系统实时监控和真实场景再现需求,研究了基于数字孪生的智能掘进工作面三维场景再现技术,完成了数字孪生系统架构设计、传感器数据采集处理、数字孪生模型创建、模型驱动算法开发、显示界面设计。根据神东某矿掘锚一体机工作面的工况条件,开发了一套三维场景再现系统,内嵌数字孪生体、数据监控与驱动仿真模块,集成设备传感器、动作指令等数据,实现对掘进系统的物理设备状态实时监测、数字三维模型同步展示、数据分析管理以及智能掘进工艺仿真。实践证明,该系统能够实时同步精准映射设备状态、巷道空间信息,实现场景真实再现。与视频远程控制的方式相比,改善了操作体验和准确度,有效提升了掘进智能化水平,保障了巷道掘进效率和施工质量。     

巷道综掘后配套自动化控制系统改进技术

为了降低安全事故、提高巷道掘进速度、达到减人提效目的,现代化矿井快速掘进的综掘工艺多以通过井下自动化、智能化建设来实现。以神东柳塔煤矿巷道综掘后配套改进的自动化控制系统为例,该系统对原有综掘后配套系统的带式输送机、给料破碎机配电系统进行了自动化整合改造,实现了集中控制,改变了传统的多人作业生产模式。自动化、智能化建设是未来现代化矿井自动化建设的一个重要趋势。     

远程智能操控综掘工艺在煤巷掘进中的应用

为提高巷道掘进效率以及安全保障能力,提出将远程智能操控综掘工艺应用到11206运输巷掘进中,并对11206运输巷掘进设备以及远程智能操控综掘工艺等进行分析。现场应用后,11206运输巷的掘进速度超过了300 m/月,不仅可实现巷道快速掘进,而且在减人增效以及安全保障方面表现出了显著优势。     

下霍煤矿1306回风顺槽掘锚护一体化技术应用

为提高巷道掘进效率,缓解采掘接续紧张局面,通过对EBZ-160型综掘机进行优化改造,实现了机载锚杆钻机、临时支护装置与掘进机的有机结合,并基于下霍煤矿1306回风顺槽工程地质条件,设计了巷道支护方案,确定了掘锚护一体化综掘技术工艺.现场应用结果表明,采用上述工艺后下霍煤矿1306回风顺槽掘进效率明显提高,工人劳动强度与安全生产环境明显改善.     

大坡度下山巷道综掘快速施工技术的研究与应用

针对如何实现大坡度下山巷道综掘快速施工,福城煤矿充分利用现场实践经验,通过对综掘机退机、下山迎头积水、下山行人等关键环节采取措施,解决了大坡度下山巷道综掘快速施工的关键问题,提高了掘进速度,取得了显著的经济与社会效益。     

浅谈煤矿机掘快速掘进技术

随着煤矿开采技术的不断进步,传统的炮掘工艺正在逐步退出巷道掘进,取而代之的是综掘工艺,翟镇煤矿积极探索研究机掘快速掘进技术,改良设备,更新工艺,31101E运输巷机掘半煤岩巷道实现月单进455米。     

大坡度巷道台阶式综掘工艺实践

以王庄煤矿大坡度巷道掘进为例,分析了钻爆法掘进的缺点,阐述了台阶式综掘技术及施工方法,研究了采用台阶式综掘工艺时所应具备的技术条件、施工方案、施工工艺流程以及安全技术保障措施,并对大坡度掘进巷道台阶式综掘工艺的施工效率进行了分析。     

基于Unity3D的矿井提升机虚拟实训装置

研究了一种基于Unity3D的矿井提升机虚拟实训装置,装置主要由矿井提升机虚拟仿真软件、模拟操作台和信号台以及通信模块组成。虚拟仿真软件通过三维引擎Unity3D进行开发,首先使用3ds Max建立矿井提升机虚拟场景,然后利用Unity3D对虚拟场景进行再开发,并对相应地设备模型进行驱动;以STC12C5A60S2单片机为控制核心制作模拟操作台和信号台,实现对输入信号的检测、处理和传输;二者通过RS-232通信协议实现数据传输。     

综掘巷道快速掘进工艺及钻锚运输车结构设计

针对掘进机开机率低、采掘比例失衡、综掘巷道超前支护效率与设备全智能化程度较低的现状,提出一种综掘巷道无反复支撑快速掘进新工艺,具有无反复支撑、多工序并行的特点。介绍了综掘巷道快速掘支锚协同作业系统的装备组成与工艺原理,论述了其中运输钻锚车的结构与力学模型,利用ANSYS软件进行有限元分析,分析了运输钻锚车托举梁在恶劣工况下的位移特性与应力分布特征。结果表明,该工艺可以实现掘进、支护协调并行作业,加快了煤矿巷道掘进整体进度,极大地提高了深部煤层开采作业效率。     

反馈式牛顿迭代法在液压支架运动仿真中的应用

为了开发基于虚拟现实技术的液压支架运动仿真交互系统,使用3Ds Max软件调整液压支架模型的坐标系,建立虚拟场景;再将液压支架模型和虚拟场景导入Unity 3D软件,编写液压支架运动仿真交互脚本;最后以数据手套作为输入控制设备,并在HTC Vive头戴显示设备中呈现。在3Ds Max中调整坐标系时,坐标原点并不能准确地捕捉到销轴孔的中心,从而导致在求解运动矢量方程时系数矩阵不准确,因此提出了基于负反馈机制的改进牛顿迭代法。结果表明,该算法可以有效解决在求解液压支架运动方程时初始系数矩阵不准确的问题。     

多斯科MK4型岩巷综掘机在雅店煤矿中的应用

介绍了MK4综掘机主要技术参数和1煤回风大巷巷道布置、巷道地质概况、巷道主要技术参数以及生产,临时支护、永久支护、切割、除尘等工艺。通过现场应用,总结出了该综掘机在施工中的注意事项。为岩巷快速掘进摸索出了一套成功的施工方法。     

基于Unity3D的水平定向钻进工艺仿真系统研究

为了能够在水平定向钻机虚拟实训系统中实时模拟钻头的地下钻进状态,使拖管工艺可视化,设计了基于Unity3D的水平定向钻进工艺仿真系统。通过对钻头受力模型的分析,结合计算机图形学理论,利用Unity3D编写脚本程序实时渲染地下钻进情况。结果表明,系统能够实现钻机仿真和地下钻进工艺可视化,对虚拟水平定向钻进系统具有一定指导意义。