1.本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，采礦工程領(lǐng)域，礦山機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)及精準(zhǔn)鏟裝方法。

背景技術(shù)：

2.鐵礦石作為一種不可再生資源，隨著長期的開采，其儲(chǔ)量已日漸枯竭。同時(shí)在礦山傳統(tǒng)的粗放式開采過程中，由于無法較為精確的測算爆堆品位分布，導(dǎo)致鏟裝環(huán)節(jié)經(jīng)常將礦石當(dāng)作廢石或?qū)U石混入礦石中，造成礦石的損失與貧化。如何較為精準(zhǔn)測算爆堆品位分布，進(jìn)而提升鏟裝作業(yè)的精準(zhǔn)化是礦山企業(yè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的是提供一種金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)及精準(zhǔn)鏟裝方法，其功能完備，計(jì)算簡單，能夠較為準(zhǔn)確的測算出爆堆品位分布情況，可以提高鏟裝作業(yè)的精準(zhǔn)化程度，有利于控制鐵礦石資源的浪費(fèi)。

4.本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

5.本發(fā)明的一種金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)，其特征在于：包括遠(yuǎn)程終端、爆堆品位采集系統(tǒng)、鏟斗定位系統(tǒng)、車載移動(dòng)終端；

6.所述遠(yuǎn)程終端內(nèi)置可生成爆堆品位數(shù)據(jù)庫的軟件；

7.所述爆堆品位采集系統(tǒng)包括用于測量爆堆三維坐標(biāo)的無人機(jī)和對(duì)炮孔取樣化驗(yàn)的系統(tǒng)；

8.所述鏟斗定位系統(tǒng)包括安裝在斗桿a點(diǎn)和b點(diǎn)上的二個(gè)高精度車載gps模塊i和高精度車載gps模塊ii，a、b兩點(diǎn)位置的連線與鏟斗垂直并相交于斗齒c點(diǎn)；

9.所述車載移動(dòng)終端可接收并顯示遠(yuǎn)程終端發(fā)送的爆堆品位數(shù)據(jù)庫和鏟斗實(shí)時(shí)位置。

10.本發(fā)明的一種金屬露天礦精準(zhǔn)鏟裝方法，其特征在于，包括下列步驟：

11.步驟一：在牙輪鉆機(jī)打孔時(shí)，每鉆深d m在鉆孔周邊取礦粉一次，取礦粉后進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)后得到每個(gè)炮孔不同深度的品位數(shù)據(jù)p

ij

，爆破后利用無人機(jī)對(duì)爆區(qū)進(jìn)行測繪，根據(jù)爆破漏斗位置找到炮孔位置(x

i

，y

i

，z

i

)，結(jié)合化驗(yàn)結(jié)果得到初始品位分布情況(x

i

，y

i

，z

i

?

(j

?

1)d，p

ij

)，通過遠(yuǎn)程終端內(nèi)置軟件，利用距離冪次反比法，生成單個(gè)礦塊尺寸規(guī)格為1m

×

1m

×

1m的爆堆品位數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫發(fā)送至車載移動(dòng)終端，距離冪次反比法計(jì)算公式如下：

[0012][0013]

式中，i為炮孔編號(hào)，j為炮孔取樣點(diǎn)順序，p

ij

為編號(hào)為i的炮孔第j次取樣的品位，d

ij

為編號(hào)為i的炮孔第j次取樣點(diǎn)距離單元礦塊中心的距離，g

n

為第n個(gè)單元礦塊的品位；

[0014]

步驟二：測量出ab兩點(diǎn)距離a，bc兩點(diǎn)距離b，根據(jù)安裝在斗桿a點(diǎn)處的高精度車載gps模塊i的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x1，y1，z1)和b點(diǎn)處的高精度車載gps模塊ii的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x2，y2，z2)，計(jì)算c點(diǎn)的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x3，y3，z3)，計(jì)算公式如下：

[0015][0016][0017][0018]

求得c點(diǎn)坐標(biāo)后，可進(jìn)一步計(jì)算鏟斗兩端斗齒e、f兩點(diǎn)三維坐標(biāo)，由于e、c、f三點(diǎn)同水平共線且與ab直線垂直，測出ec距離e，cf距離f后，可根據(jù)如下公式計(jì)算出e、f兩點(diǎn)的瞬時(shí)三維坐標(biāo)(x5，y5，z5)、(x6，y6，z6)：

[0019][0020][0021]

參照爆堆品位數(shù)據(jù)庫和斗齒實(shí)時(shí)位置，便可準(zhǔn)確得到每一鏟斗礦石品位，并且當(dāng)鏟斗坐標(biāo)位于礦巖邊界時(shí)，移動(dòng)終端可給予司機(jī)警示，避免廢石混入或礦石損失。

[0022]

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

[0023]

1、本發(fā)明可較為精確的測算爆堆品位分布，建立更為準(zhǔn)確的爆堆品位數(shù)據(jù)庫。

[0024]

2、本發(fā)明利用高精度定位模塊與相應(yīng)計(jì)算方法可以準(zhǔn)確得出鏟斗斗齒位置，將斗齒坐標(biāo)與爆堆品位數(shù)據(jù)庫結(jié)合，可精準(zhǔn)控制每一鏟斗礦石的品位，有利于實(shí)現(xiàn)鏟裝過程礦巖區(qū)分、精準(zhǔn)作業(yè)。

[0025]

3、本發(fā)明提高了對(duì)鏟裝作業(yè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控，有效的掌握了采出礦石的品位，有助于降低礦石的損失與貧化。

附圖說明

[0026]

圖1是本發(fā)明的工作原理流程圖。

[0027]

圖2是本發(fā)明的金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)布置圖。

[0028]

圖3是電鏟斗齒c點(diǎn)平面坐標(biāo)計(jì)算示意圖。

[0029]

圖4是電鏟斗齒c點(diǎn)高程坐標(biāo)計(jì)算示意圖。

[0030]

圖5是電鏟斗齒e、f兩點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算示意圖。

[0031]

圖6是爆堆品位數(shù)據(jù)庫計(jì)算示意圖。

[0032]

附圖標(biāo)記說明：

[0033]

1—遠(yuǎn)程終端；2—爆堆品位采集系統(tǒng)；21—無人機(jī)；22—品位化驗(yàn)系統(tǒng)；3—鏟斗定位系統(tǒng)；31—高精度車載gps模塊i；32—高精度車載gps模塊ii；4—車載移動(dòng)終端；5—電鏟

斗桿；6—爆堆；7—炮孔；8—炮孔品位化驗(yàn)點(diǎn)；9—爆堆品位計(jì)算點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

[0034]

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

[0035]

如圖1所示，本發(fā)明包括遠(yuǎn)程終端1、爆堆品位采集系統(tǒng)2、鏟斗定位系統(tǒng)3、車載移動(dòng)終端4，

[0036]

所述遠(yuǎn)程終端1內(nèi)置可生成爆堆品位數(shù)據(jù)庫的軟件；

[0037]

所述爆堆品位采集系統(tǒng)2包括用于測量爆堆三維坐標(biāo)的無人機(jī)21和對(duì)炮孔取樣化驗(yàn)的系統(tǒng)22；

[0038]

所述鏟斗定位系統(tǒng)3包括安裝在斗桿5的a點(diǎn)和b點(diǎn)上的二個(gè)高精度車載gps模塊i 31和高精度車載gps模塊ii 32；

[0039]

所述爆堆品位數(shù)據(jù)庫生成軟件可根據(jù)無人機(jī)21所測得的爆堆三維坐標(biāo)與炮孔品位化驗(yàn)結(jié)果生成爆堆品位數(shù)據(jù)庫。

[0040]

所述車載移動(dòng)終端4安裝在電鏟操作室內(nèi)與鏟斗定位系統(tǒng)3電性連接，與遠(yuǎn)程終端無線傳輸。

[0041]

本發(fā)明的一種金屬露天礦精準(zhǔn)鏟裝方法，具體實(shí)施步驟為：

[0042]

步驟一：在牙輪鉆機(jī)打孔時(shí)，每鉆深d m在鉆孔周邊取礦粉一次，取礦粉后進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)后得到每個(gè)炮孔不同深度的品位數(shù)據(jù)p

ij

，爆破后利用無人機(jī)對(duì)爆區(qū)進(jìn)行測繪，根據(jù)爆破漏斗位置找到炮孔位置(x

i

，y

i

，z

i

)，結(jié)合化驗(yàn)結(jié)果得到初始品位分布情況(x

i

，y

i

，z

i

?

(j

?

1)d，p

ij

)，通過遠(yuǎn)程終端1內(nèi)置的爆堆品位數(shù)據(jù)庫生成軟件，利用距離冪次反比法生成單個(gè)礦塊尺寸規(guī)格為1m

×

1m

×

1m的爆堆品位數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫無線發(fā)送至電鏟車載移動(dòng)終端4內(nèi)；

[0043]

步驟二：測量出ab兩點(diǎn)距離a，bc兩點(diǎn)距離b，根據(jù)安裝在斗桿a點(diǎn)處的高精度車載gps模塊i 31的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x1，y1，z1)和b點(diǎn)處的高精度車載gps模塊ii 32的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x2，y2，z2)，計(jì)算c點(diǎn)的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x3，y3，z3)，計(jì)算公式如下：

[0044][0045][0046][0047]

求得c點(diǎn)坐標(biāo)后，可進(jìn)一步計(jì)算鏟斗兩端斗齒e、f兩點(diǎn)三維坐標(biāo)，由于e、c、f三點(diǎn)同水平共線且與ab直線垂直，測出ec距離e，cf距離f后，可根據(jù)如下公式計(jì)算出e、f兩點(diǎn)的瞬時(shí)三維坐標(biāo)(x5，y5，z5)、(x6，y6，z6)：

[0048]

[0049][0050]

參照爆堆品位數(shù)據(jù)庫和斗齒實(shí)時(shí)位置，便可準(zhǔn)確得到每一鏟斗礦石品位，并且當(dāng)鏟斗坐標(biāo)位于礦巖邊界時(shí)，移動(dòng)終端4可給予司機(jī)警示，避免廢石混入或礦石損失。

[0051]

以上所述，僅是本發(fā)明的基本原理，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)，其特征在于：包括遠(yuǎn)程終端、爆堆品位采集系統(tǒng)、鏟斗定位系統(tǒng)、車載移動(dòng)終端；遠(yuǎn)程終端內(nèi)置生成爆堆品位數(shù)據(jù)庫的軟件；爆堆品位采集系統(tǒng)包括用于測量爆堆三維坐標(biāo)的無人機(jī)和對(duì)炮孔取樣化驗(yàn)的系統(tǒng)；鏟斗定位系統(tǒng)包括安裝在斗桿a點(diǎn)和b點(diǎn)上的二個(gè)高精度車載gps模塊i和高精度車載gps模塊ii，a、b兩點(diǎn)位置的連線與鏟斗垂直并相交于斗齒c點(diǎn)；車載移動(dòng)終端接收并顯示遠(yuǎn)程終端發(fā)送的爆堆品位數(shù)據(jù)庫和鏟斗實(shí)時(shí)位置。2.應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的一種金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括下列步驟：步驟一：在牙輪鉆機(jī)打孔時(shí)，每鉆深d m在鉆孔周邊取礦粉一次，取礦粉后進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)后得到每個(gè)炮孔不同深度的品位數(shù)據(jù)p

ij

，爆破后利用無人機(jī)對(duì)爆區(qū)進(jìn)行測繪，根據(jù)爆破漏斗位置找到炮孔位置(x

i

，y

i

，z

i

)，結(jié)合化驗(yàn)結(jié)果得到初始品位分布情況(x

i

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i

，z

i

?

(j

?

1)d，p

ij

)，通過遠(yuǎn)程終端內(nèi)置軟件，利用距離冪次反比法生成單個(gè)礦塊尺寸規(guī)格為1m

×

1m

×

1m的爆堆品位數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫發(fā)送至車載移動(dòng)終端；式中，i為炮孔編號(hào)，j為炮孔取樣點(diǎn)順序，p

ij

為編號(hào)為i的炮孔第j次取樣的品位，d

ij

為編號(hào)為i的炮孔第j次取樣點(diǎn)距離單元礦塊中心的距離，g

n

為第n個(gè)單元礦塊的品位；步驟二：測量出ab兩點(diǎn)距離a，bc兩點(diǎn)距離b，根據(jù)安裝在斗桿a點(diǎn)處的高精度車載gps模塊i的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x1，y1，z1)和b點(diǎn)處的高精度車載gps模塊ii的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x2，y2，z2)，計(jì)算c點(diǎn)的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)(x3，y3，z3)，計(jì)算公式如下：)，計(jì)算公式如下：)，計(jì)算公式如下：求得c點(diǎn)坐標(biāo)后，進(jìn)一步計(jì)算鏟斗兩端斗齒e、f兩點(diǎn)三維坐標(biāo)，由于e、c、f三點(diǎn)同水平共線且與ab直線垂直，測出ec距離e，cf距離f后，根據(jù)如下公式計(jì)算出e、f兩點(diǎn)的瞬時(shí)三維坐標(biāo)(x5，y5，z5)、(x6，y6，z6)：)：根據(jù)爆堆品位數(shù)據(jù)庫和斗齒實(shí)時(shí)位置，得到每一鏟斗礦石品位，并且當(dāng)鏟斗坐標(biāo)位于礦巖邊界時(shí)，移動(dòng)終端給予司機(jī)警示，避免廢石混入或礦石損失。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)及精準(zhǔn)鏟裝方法，金屬露天礦爆堆品位分布測算系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程終端、爆堆品位采集系統(tǒng)、鏟斗定位系統(tǒng)、車載移動(dòng)終端。本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)內(nèi)置的爆堆品位數(shù)據(jù)庫生成軟件，將無人機(jī)測得的爆堆三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與炮孔化驗(yàn)品位進(jìn)行結(jié)合計(jì)算，形成爆堆品位數(shù)據(jù)庫，經(jīng)由遠(yuǎn)程終端發(fā)送至電鏟移動(dòng)終端，通過鏟斗定位系統(tǒng)對(duì)鏟斗斗齒的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，匹配爆堆品位數(shù)據(jù)庫得到每一鏟斗礦石品位，并且在鏟斗跨越礦巖分界線時(shí)通過移動(dòng)終端提醒電鏟司機(jī)。解決了金屬露天礦山礦石損失與貧化嚴(yán)重問題，提升了鏟裝作業(yè)的精準(zhǔn)化程度。的精準(zhǔn)化程度。的精準(zhǔn)化程度。

技術(shù)研發(fā)人員：李小帥 高文學(xué) 宋肖龍 張聲輝 胡宇 劉江超

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.05.28

技術(shù)公布日：2021/12/23