基于三维激光的地下矿爆破快速验收技术研究

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作者 张宝金 荆洪迪 +3 位作者 刘莹莹 迟强 楚长青 张兴帆 《爆破》 北大核心 2025年第1期192-198,共7页

测量验收在采掘工程中起着监督和指导作用,然而传统地下矿的爆破验收流程与方法均难以满足现代生产需求,进而影响到地下矿山开采的效率和质量。为提升地下矿山测量验收工作效率,以眼前山铁矿-213 m水平巷道为研究对象,探讨了一种基于高... 测量验收在采掘工程中起着监督和指导作用,然而传统地下矿的爆破验收流程与方法均难以满足现代生产需求,进而影响到地下矿山开采的效率和质量。为提升地下矿山测量验收工作效率,以眼前山铁矿-213 m水平巷道为研究对象,探讨了一种基于高精度激光SLAM算法的新型测量验收方法,通过获取地下矿山开挖前后的巷道点云数据,为后续的数据分析与处理奠定基础。在数据处理过程中,采用点云去噪、ICP配准、点云分割和切片等一系列方法,建立了一套完整的地下矿山采掘工程测量验收流程。点云去噪技术能够有效去除数据中的噪声,提高数据的纯净度和可信度;ICP配准方法则通过迭代优化实现点云的精确对齐,确保了数据的高度一致性;点云分割和切片技术则为不规则爆堆体积的精准计算提供了有效的解决途径。基于本文研究成果,该方案显著提高了高精度激光SLAM测量验收方法的工作质量与效率,不仅能够为地下矿山开采过程中的施工质量提供保障,还为地下矿山爆破设计优化提供了重要的技术支撑。 展开更多

关键词 地下矿 爆破 验收 激光SLAM 点云

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机器视觉技术在矿山行业的应用现状与展望

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作者 柳小波 范立鹏 +2 位作者 秦丽杰 王连成 张兴帆 《有色金属(矿山部分)》 2025年第2期1-15,共15页

新一代信息化技术已成为驱动工业和社会发展的重要力量,其与矿山深度融合也已成为矿山创新发展的必然趋势。机器视觉技术作为其中的重要代表之一,对于提高矿山感知能力、降低安全风险、实现危险区域少人化、生产指标数字化、信息反馈及... 新一代信息化技术已成为驱动工业和社会发展的重要力量,其与矿山深度融合也已成为矿山创新发展的必然趋势。机器视觉技术作为其中的重要代表之一,对于提高矿山感知能力、降低安全风险、实现危险区域少人化、生产指标数字化、信息反馈及时化具有重要作用。本文梳理了机器视觉技术的基本概念、原理、典型算法和发展历程,围绕矿山生产涉及到的主要生产要素,从料、机、人、环四个方面分别叙述了机器视觉技术在矿山领域的最新研究进展与应用现状,并分析了现阶段研究与应用的主要特点。研究结果表明,机器视觉技术在矿山中的应用面临基础数据获取难度大、算法与算力无较大突破、复杂环境检测稳定性较差等问题。针对机器视觉技术发展现状及面临的实际问题,未来可从小样本检测、3D视觉检测和多元数据融合检测等方向寻求突破。小样本技术通过高效的学习手段,降低数据采集成本;多元数据融合技术通过融合多元信息,提高检测的适应性;3D视觉技术增强在复杂立体空间中的检测能力,提升检测的精度。将上述前沿技术应用于矿山复杂环境的视觉检测中,可解决传统视觉检测方法在基础数据稀缺、环境多变等挑战下的应用局限性。 展开更多

关键词 矿山行业 机器视觉 目标检测 智能检测 深度学习

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新时期我国矿产资源行业高质量发展路径 被引量：8

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作者 邵安林 刘畅 +3 位作者 岳星彤 王怀远 张兴帆 王连成 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期2-6,共5页

矿产资源作为人类社会生存和进步的核心物质基础,是经济社会发展的重要支撑。目前我国战略性矿产资源安全保障工作备受国家重视,在新的国际形势下,开展智慧化、数字化建设是打造绿色、安全、高效、可持续发展的矿山产业必由之路。梳理... 矿产资源作为人类社会生存和进步的核心物质基础,是经济社会发展的重要支撑。目前我国战略性矿产资源安全保障工作备受国家重视,在新的国际形势下,开展智慧化、数字化建设是打造绿色、安全、高效、可持续发展的矿山产业必由之路。梳理了新时期我国矿产资源行业发展面临的机遇与挑战,从智慧矿山本质内涵、建设实质、目标与路径4个方面诠释了其建设体系架构,从源头减碳、过程降碳、储碳增汇3个角度阐述了如何打造绿色新体系,构筑产业发展新格局。在此基础上,以智慧矿山、绿色矿山建设需重点突破的主流工艺和关键技术为切入点,指明了我国矿产资源行业高质量发展路径与重点技术攻关方向。 展开更多

关键词 矿产资源 “双碳”战略 智慧矿山 地下采选一体化 悬浮焙烧 固废资源开发 零碳矿山

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我国冶金行业智慧矿山建设路径探索与实践 被引量：8

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作者 柳小波 张兴帆 +3 位作者 曲福明 潘鹏飞 王怀远 王连成 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期45-54,共10页

矿产资源是国家经济发展的基石,是工业生产的基础和保障。我国矿产资源的赋存条件复杂,一些矿种存在着先天不足。以铁资源为例,普遍存在矿石品位低、赋存条件差等劣势,制约了行业的发展。近年来,信息技术的高速发展带动了新一轮产业革命... 矿产资源是国家经济发展的基石,是工业生产的基础和保障。我国矿产资源的赋存条件复杂,一些矿种存在着先天不足。以铁资源为例,普遍存在矿石品位低、赋存条件差等劣势,制约了行业的发展。近年来,信息技术的高速发展带动了新一轮产业革命,智能技术已为诸多行业的转型升级带来了契机与动力,智慧矿山的建设为解决我国矿山行业的难题提供了一条新路径。在此背景下,研究智慧矿山理论体系,探索智慧矿山创新模式,挖掘智能技术与矿业工艺的深度融合,进而建设一批高效、绿色、智能的智慧矿山示范工程,是突破我国冶金矿山困境、实现矿产行业高质量发展的有效途径。结合近年来团队在我国智慧矿山建设路径方面的一些探索和实践,对比分析了国内外先进露天矿和地下矿的开采技术现状,阐述了我国与国际先进矿山之间的差距与不足,梳理了我国矿山信息化、数字化、智能化的发展历程,探索和归纳了智慧矿山的主要任务。通过工程实践总结了我国冶金矿山智慧化建设的痛点,提出了我国冶金矿山智慧化建设的可行路径。以齐大山铁矿为例,从顶层架构设计、标准体系建设、智能技术创新和智慧管理升级等方面分析了鞍钢矿业在智慧矿山建设过程中的探索和实践,并结合目前业界现状对智慧矿山的未来发展方向进行了展望。研究表明:我国智慧矿山建设进展迅速,但与矿业发达国家的先进矿山相比仍有一定差距,主要因为存在诸多难点尚需攻克,未来可以从顶层设计、统一标准、技术创新和管理升级等方面进行统筹规划,最终实现高度智能的无人生产、高度智慧的运营管控、生态和谐的绿色矿山,并逐步形成标准统一、资源集中、服务共享、产业协同的智慧矿业生态圈。 展开更多

关键词 冶金行业 数字矿山 智能矿山 智慧矿山 建设路径

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基于模糊神经网络与层次分析法的爆破效果评价方法及应用

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作者 牛文杰 周健 +2 位作者 宁辰禹 纪雅溟 张兴帆 《采矿技术》 2024年第5期115-123,共9页

针对露天爆破效果评价分析过程中存在主观性强、随机性大、难以定量评价爆破效果等问题,开展了露天爆破效果评价方法研究。研究采用大块率、火工品成本、爆破振动等8项指标,涵盖爆破质量、经济及安全3个方面,构建了爆破效果综合评价体系... 针对露天爆破效果评价分析过程中存在主观性强、随机性大、难以定量评价爆破效果等问题,开展了露天爆破效果评价方法研究。研究采用大块率、火工品成本、爆破振动等8项指标,涵盖爆破质量、经济及安全3个方面,构建了爆破效果综合评价体系,将贪心算法与模糊神经网络、层次分析法相结合,得到最终适用于露天台阶爆破效果评价的推广模型。研究成果实现了露天爆破效果的定量分析,提高了爆破效果评价方法的易用性,并以推广模型为基础开发了爆破效果综合评价系统,该系统已在矿山推广使用,研究结果可为爆破设计优化提供有效的数据支撑。 展开更多

关键词 露天爆破 爆破效果评价 层次分析法 模糊神经网络 推广模型

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基于图像分割的爆区钻孔节理裂隙特征提取方法

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作者 侯卫钢 张晓淼 +2 位作者 朱琳 许世龙 张兴帆 《采矿技术》 2024年第5期129-134,共6页

针对传统节理裂隙统计方法无法统计台阶内部的节理裂隙发育特征,传统人工统计手段存在主观性大、准确性差、效率低等问题,开展了基于图像分割的钻孔节理裂隙特征提取与统计方法研究。利用钻孔内部节理裂隙全景摄影图像,基于Mask R-CNN... 针对传统节理裂隙统计方法无法统计台阶内部的节理裂隙发育特征,传统人工统计手段存在主观性大、准确性差、效率低等问题,开展了基于图像分割的钻孔节理裂隙特征提取与统计方法研究。利用钻孔内部节理裂隙全景摄影图像,基于Mask R-CNN的图像分割算法建立了节理裂隙特征识别模型;采用道路裂隙及钻孔裂隙对模型进行训练,对识别、提取节理裂隙区域进行正弦曲线拟合,并结合节理裂隙特征数学计算方法对节理裂隙倾向、倾角进行计算。结果表明,裂隙面的倾角为38.15°,倾向为126°;基于Mask R-CNN的钻孔节理裂隙特征提取与统计方法,可改善人工统计效率低、准确性差的问题。研究成果可为矿山岩体节理裂隙信息的精准采集提供重要手段,为矿山爆破的精细设计提供科学依据。 展开更多

关键词 深度学习 Mask R-CNN 节理裂隙特征 识别统计

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基于数字孪生的关宝山选厂磨磁车间信息物理系统建立实践

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作者 盖俊鹏 刘春辉 +2 位作者 胡健 丁佳宁 张兴帆 《现代矿业》 CAS 2024年第4期35-40,共6页

近年来,智能化已经成为了时代潮流,为适应矿业发展的“新常态”,中国各矿山企业均大力追求产业升级以满足自身高质量发展的目标。目前,中国在选矿磨磁设备的状态监测与运行维护方面仍然处于初级阶段,为了提高选矿磨磁设备的工作效率及... 近年来,智能化已经成为了时代潮流,为适应矿业发展的“新常态”,中国各矿山企业均大力追求产业升级以满足自身高质量发展的目标。目前,中国在选矿磨磁设备的状态监测与运行维护方面仍然处于初级阶段,为了提高选矿磨磁设备的工作效率及其可靠性,针对预测性维护无法及时实施等关键科学问题,采用数字孪生技术建立了关宝山选厂磨磁车间的信息物理系统,对数字空间与物理空间的数据映射关系进行了相应的研究,基于选矿磨磁设备的运作机制建立了选矿磨磁设备在数字空间下的运转模型,实现了现场的无人巡检与自动检测。为同类选厂自动化升级改造提供参考。 展开更多

关键词 数字孪生 铁矿 磨磁车间 信息物理系统

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基于FCM-LSSVM算法的球磨机状态预测研究

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作者 刘春辉 盖俊鹏 +2 位作者 胡健 王迎镇 张兴帆 《现代矿业》 CAS 2024年第8期175-178,共4页

球磨机的稳定运行对选别作业的稳定给料和选别效益提升至关重要,现有的预测方法难以实现磨机状态的快速检测与准确识别。通过卡尔曼滤波改进最小二乘支持向量机方法建立了某铁矿选厂球磨机健康状态模型。根据选厂历史记录数据,采用K-me... 球磨机的稳定运行对选别作业的稳定给料和选别效益提升至关重要,现有的预测方法难以实现磨机状态的快速检测与准确识别。通过卡尔曼滤波改进最小二乘支持向量机方法建立了某铁矿选厂球磨机健康状态模型。根据选厂历史记录数据,采用K-means聚类算法训练得到球磨机的4种健康状态,实现了现场球磨机运行健康状态的实时快速识别。 展开更多

关键词 球磨机 健康状态预测 卡尔曼滤波 最小二乘支持向量机

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基于RBF神经网络的露天矿爆破效果预测研究 被引量：14

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作者 柳小波 袁鹏喆 张兴帆 《中国矿业》 北大核心 2020年第1期81-84,共4页

露天矿爆破是一个受诸多因素共同影响的系统工程,是露天开采的重要环节之一,其爆破效果的优劣直接影响后续工序的完成。提高爆破技术水平和爆破质量,对矿山安全和生产具有重要的意义。本文通过随机森林选择影响爆破效果的主要参数,结合... 露天矿爆破是一个受诸多因素共同影响的系统工程,是露天开采的重要环节之一,其爆破效果的优劣直接影响后续工序的完成。提高爆破技术水平和爆破质量,对矿山安全和生产具有重要的意义。本文通过随机森林选择影响爆破效果的主要参数,结合模糊评价确定爆破综合效果,建立了RBF神经网络爆破效果预测模型。将该模型应用于矿山爆破效果预测中,并将爆破现场实测的11组数据作为模型训练样本,另外5组现场数据作为预测样本进行测试,通过与BP神经网络比较,发现RBF神经网络的预测性能更为优越,可广泛应用于现场实践中。 展开更多

关键词 RBF神经网络 爆破效果 随机森林算法 模糊评价

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地下矿扇形中深孔爆破智能设计系统的开发与应用 被引量：5

10

作者 张耿城 吴凡 +1 位作者 韩荣灿 张兴帆 《现代矿业》 CAS 2021年第3期153-156,共4页

为了克服眼前山地下矿中深孔爆破需要依靠经验设计和大量手工重复绘图的弊端,在前馈神经网络算法的基础上,结合现场实测数据资料,建立了基于改进ELM算法的地下矿爆破参数智能设计模型,并借助CAD二次开发技术,开发了中深孔爆破智能设计... 为了克服眼前山地下矿中深孔爆破需要依靠经验设计和大量手工重复绘图的弊端,在前馈神经网络算法的基础上,结合现场实测数据资料,建立了基于改进ELM算法的地下矿爆破参数智能设计模型,并借助CAD二次开发技术,开发了中深孔爆破智能设计系统。该系统可以根据爆破区域的岩体力学参数实现各种复杂边界条件下的爆破智能设计,并自动计算爆破方量和炸药用量等数据,大大节省工程师的时间和精力,具有高效、快速、精准等优点。将该系统应用于眼前山地下扇形中深孔的爆破设计,取得了较好的应用结果。 展开更多

关键词 中深孔爆破 ELM算法 CAD二次开发 爆破智能设计 地下开采

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基于Mask R-CNN的地下矿爆堆块度检测技术研究 被引量：2

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作者 刘莹莹 庞其壮 +3 位作者 张宝金 张洪昌 荆洪迪 张兴帆 《采矿技术》 2023年第6期147-151,共5页

地下矿山采场爆破后及时获取爆堆大块情况对于后续的二次破碎、铲装、运输等工序具有重要的指导意义,能有效提高矿山生产效率及经济效益。提出一种基于Mask-RCNN的爆堆大块检测及测量模型OBDM。经过在MPBRD1.0数据集上训练后,通过测试... 地下矿山采场爆破后及时获取爆堆大块情况对于后续的二次破碎、铲装、运输等工序具有重要的指导意义,能有效提高矿山生产效率及经济效益。提出一种基于Mask-RCNN的爆堆大块检测及测量模型OBDM。经过在MPBRD1.0数据集上训练后,通过测试集对模型进行进一步验证,试验结果证明OBDM模型的检测结果符合实际情况;为了提高OBDM模型的检测能力,提出了利用resnet34特征提取网络作为Back Bone,可以使OBDM模型达到最优的性能。将优化后的模型搭载于边缘计算设备上,实现了地下矿现场爆堆块度的快速、准确检测。 展开更多

关键词 地下矿山 爆堆大块识别 图像分割 Mask R-CNN 深度学习 OBDM模型

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爆破参数智能设计的T-S模糊神经网络方法 被引量：2

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作者 魏军 迟振林 张兴帆 《现代矿业》 CAS 2019年第9期50-55,共6页

针对地下矿山爆破参数设计的工作繁琐、任务量大等问题,建立基于T-S模糊神经网络的地下矿山爆破参数智能设计模型,实现爆破参数快速、智能设计。以某矿山地下矿中深孔爆破为研究对象,收集大量矿山现场实测数据,以抗压强度、抗拉强度、... 针对地下矿山爆破参数设计的工作繁琐、任务量大等问题,建立基于T-S模糊神经网络的地下矿山爆破参数智能设计模型,实现爆破参数快速、智能设计。以某矿山地下矿中深孔爆破为研究对象,收集大量矿山现场实测数据,以抗压强度、抗拉强度、初始弹模、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、孔底距和排距为输入量,利用BP神经网络和T-S模糊神经网络,建立不同的地下矿山爆破参数预测模型,结果表明,T-S模糊神经网络具有更高的准确性以及更快的运行时间,能够更好地表达地下矿爆破参数与主控因素之间的非线性关系,网络预测值与目标值的均方误差达到1.375 9×10^-5 ,模型预测效果最佳,为矿山地下矿爆破参数设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 T-S模糊神经网络 地下矿 爆破参数 智能设计

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基于有限元的MEMS惯性传感器保护装置研究 被引量：1

13

作者 马连成 陆占国 +5 位作者 杨兴月 刘洪臻 荆洪迪 张兴帆 江海志 刘德华 《中国矿山工程》 2022年第6期24-29,共6页

本文基于齐大山现场爆破中的MEMS惯性传感器保护装置崩落的现场情况,对该崩落撞击过程中的动力学特征进行了分析研究,并利用有限元软件Solidworks/Simulation,对该MEMS惯性传感器保护装置进行模拟、仿真,得出了MEMS惯性传感器保护装置... 本文基于齐大山现场爆破中的MEMS惯性传感器保护装置崩落的现场情况,对该崩落撞击过程中的动力学特征进行了分析研究,并利用有限元软件Solidworks/Simulation,对该MEMS惯性传感器保护装置进行模拟、仿真,得出了MEMS惯性传感器保护装置结构件在崩落撞击过程里的应力、应变云图,和不同结构件的加速度随时间变动轨迹的测量数据。通过模拟仿真结果,系统分析了MEMS惯性传感器保护装置结构件受崩落撞击影响情况,从而为矿山爆破时的MEMS惯性传感器保护装置抗崩落、撞击研究提供重要参考和依据。 展开更多

关键词 露天矿 爆破 惯性传感器 保护装置 仿真

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