KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ 19 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG GIÁM SÁT CẢNH BÁO MÔ HÌNH CHẤT TẢI TRÊN CÁC Ô TÔ VẬN CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TẠI MỎ THAN CỌC SÁU ThS[.]
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG GIÁM SÁT CẢNH BÁO MƠ HÌNH CHẤT TẢI TRÊN CÁC Ô TÔ VẬN CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TẠI MỎ THAN CỌC SÁU ThS Lê Bá Phức, KS Đỗ Văn Triều Viện Khoa học Công nghệ Mỏ -Vinacomin Biên tập: TS Lưu Văn Thực Tóm tắt: Cơng tác quản lý, giám sát dung tích chất tải xe vận chuyển đất đá mỏ than lộ thiên quan tâm, nhiên kết giám sát trực quan hệ thống cammera cho kết định tính Đối với hệ thống cảm biến trọng tải theo xe nhanh hỏng, hoạt động chưa hiệu Nghiên cứu đề xuất Phương pháp giám sát cảnh báo mơ hình chất tải ô tô vận chuyển đất đá công quét laser 3D để thay phương pháp có Kết thử nghiệm phịng thí nghiệm thực địa mỏ Cọc Sáu sở để triển khai đầu tư hệ thống vào phục vụ sản xuất mỏ than lộ thiên thuộc TKV Đặt vấn đề Mỏ than Cọc Sáu mang đặc thù mỏ than lộ thiên sâu, khối lượng đất bóc hàng năm lớn, chiều cao nâng tải lớn, cung độ vận tải xa, hình thức vận tải hồn tồn tơ đơn thuần, chủng loại tơ sử dụng thiết bị đại, đặc trưng cho thiết bị hoạt động mỏ, việc giảm chi phí vận tải phương pháp giám sát cảnh báo mơ hình chất tải cần thiết Chính vậy, mỏ than Cọc Sáu lựa chọn thử nghiệm Phương pháp giám sát cảnh báo mô hình chất tải tơ vận chuyển đất đá Kết thử nghiệm mỏ sở đánh giá tính thực tiễn, khả hoạt động thiết bị quét laser 3D điều kiện tự nhiên, kỹ thuật mỏ than lộ thiên Từ kiến nghị cấp quản lý tiếp tục triển khai hoàn thiện, đưa Hệ thống giám sát cảnh báo vào thực tế sản xuất mỏ than lộ thiên, nhằm nâng cao hệ số sử dụng khối lượng trọng lượng xe, giảm chi phí giá thành khâu xúc bốc vận tải Phương pháp giám sát cảnh báo mơ hình chất tải Phương pháp giám sát cảnh báo chất tải công nghệ quét laser 3D xây dựng, gồm: hệ thống thiết bị (Máy quét lazer 3D, máy tính trạm xử lý ) phần mềm cài đặt máy tính trạm để tính tốn dung tích, trọng tải đất đá, cảnh báo chất tải, lưu giữ thông tin chuyến xe Hệ thống thiết bị: Máy Leica RTC 360 LT-3D (hình 1a) máy tính trạm xử lý (hình 1b) Thơng số kỹ thuật chủ yếu máy quét sau: - Khoảng cách quét: 0,5 ÷ 130 m; - Tốc độ quét: 1.000.000 đ/giây; - Trường quét thẳng đứng x ngang: 300o x360o; - Độ xác điểm 3D: 1,9 mm @ 10 m; 2,9 mm @ 20 m; 5,3 mm @ 40 m; Tham số làm việc thiết bị điều kiện thực nghiệm trường: Dựa kết thí nghiệm phịng, việc lựa chọn cài đặt tham số làm việc máy quét a) b) Hình Hệ thống quét laser 3D KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 19 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ 3D Lecia RTC360 LT-3D để mang đến hiệu cho thực nghiệm trường sau: - Lắp đặt máy lên bệ máy (bệ máy thiết kế chắn, tầm nhìn tốt đảm bảo quét toàn bề mặt đối tượng); - Vi chỉnh cân máy; - Thiết lập trạm máy theo phương pháp giao hội thuận: Occ/Bs, tọa độ giả định tính tốn hệ tọa độ trắc địa khu vực; + Khai báo tọa độ điểm trạm máy (Occ); + Tọa độ điểm điểm định hướng (Bs); + Đo kiểm tra độ xác - Chuyển hình điều khiển chế độ quét; + Chọn khu vực quét, định nghĩa chế độ: Trên bên trái (Top Left) & Dưới bên phải (Bottom Right); + Chọn chế độ quét: Tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn (Standard), chế độ nâng cao: Ổn định (Fine) - Start Scan để bắt đầu quét Các bước cài đặt thiết lập trên thiết bị phải thực xác, để hạn chế tối đa rủi ro, cố xảy q trình đo vẽ mơ mơ hình Phần mềm cảnh báo chất tải: Phần mềm cảnh báo dung tích chất tải Viện KHCN Mỏ - Vinacomin xây dựng tảng ngôn ngữ lập trình Python với module Matplatlib, numpy, math, thinker,… Qua thí nghiệm phịng, phần mềm đáp ứng u cầu chủ yếu như: Tốc độ tính tốn, hiển thị kết quả; Mơ hình 3D chất tải trực quan; đảm bảo tính xác kết cảnh bảo; Thao tác, hiển thị đơn giản dễ dàng tiếp cận Kết nôi hiển thị, giao diện phần mềm hình Thử nghiệm giám sát cảnh báo chất tải 3.1 Xây dựng phương pháp cảnh báo chất tải Mục đính thử nghiệm: Để kiểm chứng kết nghiên cứu phịng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu tiến thử nghiệm mơ hình chất tải gương giám sát cảnh báo mơ hình chất tải Trên sở đánh giá hiệu phương án thử nghiệm, đề xuất triển khai đầu tư xây dựng hệ thống giám sát vào thực tế sản xuất Nội dung công tác thử nghiệm: Thử nghiệm chia làm nội dung sau: Mơ hình chất tải gương giám sát cảnh báo chất tải Trình tự tiến hành thử nghiệm: Đối với mơ hình chất tải thực theo thứ tự bước sau: 1) Khảo sát lựa chọn vị trí thử nghiệm; 2) Chất tải theo mơ hình nghiệm phịng; 3) Theo dõi q trình chất tải; 4) Đánh giá hiệu Đối với giám sát cảnh bảo chất tải thực sau: 1) Khảo sát lựa chọn vị trí quét; 2) Quét thùng xe khơng tải có tải; 3) Xử lý liệu; 4) Tính tốn cảnh báo phần mềm giám sát cảnh báo chất tải 3.2 Thử nghiệm a Khảo sát lựa chọn vị trí thử nghiệm: Vị trí thử nghiệm lựa chọn gương xúc đất đá nổ mìn khai trường Thắng Lợi, mỏ than Cọc Sáu (hình 3) - Mơ hình chất tải phù hợp: Gương xúc có ĐBTB TLGN E = 12 m3 + ô tô trọng tải q = 96 Mơ hình thử nghiệm: A, C, D, E, mơ hình B, xe di chuyển lên dốc xuất rơi vãi vật liệu, thực địa gây an tồn [1] Do khơng áp dụng thử nghiệm mơ hình B - Hệ thống giám sát cảnh báo chất tải: Khu vực quét laser 3D thùng xe CAT 777D&E; CAT 773E&F; HD 785-7; HD 465-7, 7R khơng tải có tải, đảm bảo khơng gian cho xe dừng đỗ theo Hình Phần mềm giám sát cảnh báo chất tải Version 1.0 20 KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Hình Vị trí thử nghiệm mơ hình chất tải khai trường mỏ than Cọc Sáu (Ảnh Google Earth) Hình Mơ 3D vị trí đặt hệ thống quét laser 3D thực địa hướng quét máy Mô 3D hệ thống qt Qt thùng xe khơng tải: Vị trí phân xưởng vận thể hình tải số Múc đích: Xây dựng sở liệu thùng b Thử nghiệm: xe ban đầu để tính tốn dung tích chất tải (Hình 9) Mơ hình chất tải gương: Thời gian thử Sai số hình dạng, kích thước thùng xe nghiệm: từ 23 -29/11/2022; Vị trí gương xúc -240 dạng mơ hình kỹ thuật số 3D với kích thước thùng khu Đơng Thắng Lợi Đất đá nổ mìn (cấp III); xe thực tế (theo Catalogue) nhỏ, từ 0÷2 mm, Đường kính trung bình dtb = 0,45 m; Mơ hình chất đảm bảo độ xác theo thông số máy Leica tải thử nghiệm: A, C, D, E (Hình 5-8) RTC 360 LT-3D (1,9 mm @ 10 m) (Bảng 1) Hệ thống giám sát cảnh báo mơ hình chất Qt thùng xe có tải: Vị trí - Mặt tầng +70, tải: bãi thải Nam Quảng Lợi; Quét thùng xe: CAT KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 21 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Mơ hình A Hình Trình tự hình dạng chất tải mơ hình A Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Mơ hình C Hình Trình tự hình dạng chất tải mơ hình C Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Mơ hình D Hình Trình tự hình dạng chất tải mơ hình D 22 KHCNM SỐ 3/2022 * CƠNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN Gàu THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Gàu Mơ hình E Hình Trình tự hình dạng chất tải mơ hình E Mơ hình qt xe CAT 785 - Mơ hình qt xe 465 -7 Mơ hình qt xe CAT777D Mơ hình qt xe CAT 777E Mơ hình qt xe CAT 773E Hình Thực qt hiển thị mơ hình 3D thùng xe khơng tải Bảng Chênh lệch kích thước thùng xe qua máy quét Laser thực tế Stt Chủng loại xe CAT 777E CAT 777D 773E HD 785-7 HD 465-7R Chiều dài tồn thùng, mm Chênh lệch Mơ hình Thực (+) tăng 3D tế (-) giảm 9.554 9.555 -1 9.526 9.525 +1 8.534 8.535 -1 9.751 9.750 +1 8.712 8.710 +2 777D,E CAT 773E,F Vị trí – Mặt tầng +105, khu Đông Thắng Lợi; Quét thùng xe HD 785 – 7, HD 465 – 7,7R Kết triển khai qt dung tích thùng xe có tải khai trường mỏ than Cọc Sáu thu mơ hình 3D hình 10 Tập liệu đám mây điểm thùng xe khơng tải Chiều rộng bên ngồi thùng, mm Chênh lệch Mơ hình Thực (+) tăng 3D tế (-) giảm 5.526 5.524 +2 5.522 5.524 -2 3.910 3.910 5.479 5.480 -1 4.168 4.170 +2 tải lên phần mềm SQL server làm sở liệu ban đầu tính dung tích cho phần mềm giám sát cảnh báo chất tải (Hình 11) Tập liệu đám mây điểm thùng xe có tải nhập phần mềm để dung định dung tích chứa đất đá thùng xe cảnh báo chất KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 23 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ a) CAT 777E b) CAT 777D c) CAT 773E d) HD785-7 e) HD465-7R Hình 10 Mơ hình 3D thùng xe có tải Hình 11 Xử lý liệu phần mềm giám sát dung tích chất tải tải - Với khoảng cách quét từ 3÷40m, liệu Kết quét xe so sánh với mô thu từ máy quét 3D đám mây điểm, hình chất tải mẫu mỏ Cọc Sáu cảnh báo khoảng 0,05÷1,8 triệu điểm đo, hiển thị hình dạng, chất tải Phần mềm thể qua bảng kích thước thùng xe khơng tải hình dạng đống đá thùng xe có tải rõ nét, chi tiết c Đánh giá kết thử nghiệm: - Phần mềm giám sát dung tích chất tải hiển thị Qua trình thực nghiệm khai trường mỏ đầy đủ thông tin chủng loại xe vận chuyển đất than Cọc Sáu, kết thử nghiệm sau: đá hoạt động mỏ Cọc Sáu Kết đưa * Mơ hình chất tải: nhanh, xác, mơ hình 3D trực quan, rõ ràng - Mơ hình chất tải tập trung (mơ hình E) Xây dựng mơ hình quản lý, vận hành hệ phù hợp với kích thước hình học thùng xe Đất đá thống giám sát, cảnh báo mơ hình chất tải chân hình nón thấp thành thùng xe; Từ kết trường cho thấy, hệ thống quét - Thao tác với mơ hình E đơn giản, dễ dàng laser 3D cung cấp khả giám sát chất tải với mơ hình chất tải khác, thợ lái máy xúc khơng mức độ xác cao, khả phân tích mơ nhiều thao tác di chuyển cần điều khiển, đưa hình, cảnh báo chất tải đảm bảo tin cậy Tuy nhiên, gầu xúc đến vị trí khác thùng xe, phù thiết bị quét laser 3D sử dụng, chủ yếu ứng dụng hợp với cấp bậc thợ lái máy xúc lĩnh vực xây dựng cơng trình, cơng tác trắc * Kiểm tra dung tích cảnh báo mơ hình chất địa, qt vật thể cố định tải: Để phù hợp điều kiện thực tế mỏ lộ thiên, 24 KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Bảng Kết so sánh khối lượng thể tích quét hệ thống quét laser 3D với sơ đồ chất mẫu mỏ Cọc Sáu Stt Chủng loại xe CAT 777E CAT 777D CAT 773E HD 785-7 HD 465-7R Lượt quét L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1 L2 L3 L1 L2 Dung tích chứa Trọng tải đất đá đất đá thùng nguyên khối xe, m3 thùng xe, Mơ hình Thơng Mơ hình Mơ hình chất tải số kỹ quét 3D quét 3D mẫu thuật 46,64 48,8 91,16 96 43,01 48,8 84,07 96 46,86 48,8 91,59 96 48,67 48,8 95,13 96 30,52 29,6 59,66 58 31,14 29,6 60,87 58 46,85 46,4 91,58 91 50,34 46,4 98,4 91 50,11 46,4 97,95 91 30,89 29,6 60,38 58 31,1 29,6 60,79 58 Chênh lệch, % (+) tăng (-) giảm Dung Trọng tích tải chứa -4,43 -5,04 -11,86 -12,43 -3,98 -4,59 -0,27 -0,9 3,11 2,85 5,2 4,94 0,97 0,63 8,49 8,13 7,63 4,36 4,1 5,07 4,81 Cảnh báo trọng tải Đảm bảo Thiếu tải Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Cảnh báo trọng tải tính tốn với thể trọng đất đá mỏ Cọc Sáu γ = 2,629 tấn/m3 (Đá vách, vỉa G.II khu Đông Thắng Lợi [2]), hệ số nở rời Knr = 1,345 - theo sơ đồ chất tải mẫu mỏ, cảnh báo chất tải sở sách trọng tải đất đá “10/10/20” thùng xe hãng CAT Hình 12 Hệ thống giám sát, cảnh báo mơ hình chất tải ô tô vận chuyển đất đá Đầu quét laser; Hộp điều khiển thiết bị; Camera nhận diện xe; Trạm giám sát chất tải: Máy tính trạm xử lý + Phần mềm Giám sát dung tích chất tải; Biển báo hạn chế tốc độ qua trạm (0,510km/h [4]) thiết bị quét laser 3D sử dụng hệ thống giám sát, cảnh báo đầu tư thiết bị chuyên dụng để quét vật thể di động Do đó, mơ hình quản lý vận hành hệ thống giám sát, cảnh báo mơ hình chất tải xây dựng thể hình 12 Trên sở xây dựng quy trình quản lý, vận hành hệ thống giám sát cảnh báo mơ hình chất tải thực theo bước sau: 1) Ơ tơ có tải di chuyển vào khu vực quét laser 3D; 2) Quét laser 3D thùng xe; 3) Xử lý liệu phần mềm Trạm giám sát chất tải; 5) Hiển thị in thông tin chuyến xe; 6) Thực cảnh bảo chất tải; 7) KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 25 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Sao lưu cập nhật Kết thúc q trình giám sát, cảnh báo mơ hình chất tải chuyến xe, nhân viên trạm tiến hành lưu tồn thơng tin chuyến xe vào ổ cứng máy tính, sau cập nhật lại liệu phục vụ cho công tác giám sát, cảnh báo chuyến xe vận tải Kết luận Kết thử nghiệm ngồi mơ hình chất tải, kiểm tra dung tích cảnh báo mơ hình chất tải trường mỏ than Cọc Sáu phù hợp với kết thí nghiệm phịng thí nghiệm; Mơ hình chất tải E: Tải tập trung mơ hình lựa chọn để thực chất tải từ máy xúc lên thùng xe ô tô mỏ than lộ thiên thuộc TKV; Công nghệ quét laser 3D thùng xe điều kiện ban ngày, ban đêm thu liệu điểm đo lớn, hiển thị hình dạng, kích thước thùng xe khơng tải, hình dạng đống đá thùng xe có tải dạng mơ hình 3D rõ nét, chi tiết Dữ liệu xuất từ máy quét dạng file txt Phần mềm xử lý nhanh chóng, cho kết dung tích đất đá thùng xe đưa thông tin cảnh báo chất tải rõ ràng, tin cậy cao; Hệ thống giám sát, cảnh báo dung tích chất tải xe tơ vận chuyển đất đá công nghệ quét laser 3D phương pháp phương diện kỹ thuật ứng dụng cơng nghệ 4.0 Hệ thống có tính thực tiễn cao, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kỹ thuật mỏ than lộ thiên Khi đầu tư sử dụng mỏ, giúp nâng cao hiệu công tác vận chuyển đất đá, giảm chi phí giá thành khâu xúc bốc vận tải, đồng thời hệ thống thay công tác thống kê chuyến xe vận tải đất đá hàng ngày thủ công sang thống kê tự động Tài liệu tham khảo: [1] Viện KHCNM - Vinacomin, Bản tin thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ, số 4/2021, 8-18 [2] Viện KHCNM – Vinacomin, Thành lập bổ sung đồ lý đá (lộ thiên) năm 2019 mỏ than Cọc Sáu, Hà Nội, 2019 [3] Caterpilar, 2010 Cat Performance Handbook Edition 40 [4] www.trakblaze.com Test results of load model warning monitoring system on the rock transporting trucks at Coc Sau coal mine MSc Le Ba Phuc, Eng Do Van Trieu Vinacomin-Institute of Mining Science and Technology Abstract: The management and supervision of load capacity on rock transport vehicles are of great interest to open-pit coal mines; however, the results of visual monitoring and camera system show qualitative results The truck’s tonnage sensor system quickly breaks down and works ineffectively The study proposes the method of monitoring and warning the load models on the rocks transporting trucks by 3D laser scanning technique to replace the existing method The testing results in the lab and on-site at Coc Sau mine are the basis for the system investment implementation in production at open-pit coal mines of Vinacomin 26 KHCNM SỐ 3/2022 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN ... Do đó, mơ hình quản lý vận hành hệ thống giám sát, cảnh báo mơ hình chất tải xây dựng thể hình 12 Trên sở xây dựng quy trình quản lý, vận hành hệ thống giám sát cảnh báo mơ hình chất tải thực... cho công tác giám sát, cảnh báo chuyến xe vận tải Kết luận Kết thử nghiệm ngồi mơ hình chất tải, kiểm tra dung tích cảnh báo mơ hình chất tải trường mỏ than Cọc Sáu phù hợp với kết thí nghiệm. .. chất tải mẫu mỏ, cảnh báo chất tải sở sách trọng tải đất đá “10/10/20” thùng xe hãng CAT Hình 12 Hệ thống giám sát, cảnh báo mơ hình chất tải ô tô vận chuyển đất đá Đầu quét laser; Hộp điều khiển