基于组合导航的超深矿井提升容器状态监测系统

谭建平，林 波，刘溯奇，吴志鹏

（中南大学 机电工程学院，高性能复杂制造国家重点实验室，长沙 410083）

基于组合导航的超深矿井提升容器状态监测系统

谭建平，林 波，刘溯奇，吴志鹏

（中南大学 机电工程学院，高性能复杂制造国家重点实验室，长沙 410083）

针对浅矿井提升容器仅有速度和位置监测，无姿态、冲击和纵横振动等监测，不满足超深矿井在超深、高速、重载工况下的安全监测需求的问题，设计了一种捷联惯性导航系统（SINS）/旋转编码器/接近开关组合导航式提升容器状态监测系统。通过IMU（惯性测量单元）测量容器加速度和角速度，由SINS解算出容器的速度、位置、姿态和纵横振动等参数，利用信息融合反馈校正SINS，提高监测精度。完成了系统软件设计和硬件搭建，并进行模拟实验，结果表明：系统竖直位置、横移竖直位置和姿态的测量精度分别为30 mm、5 mm和0.4°，竖直位置精度不受提升钢丝绳影响，解决了井筒内GPS和地磁无法使用问题，是一种超深井提升容器状态监测的可行方案。

超深矿井；提升容器；状态监测；组合导航；惯性测量单元

随着我国浅表层矿产资源的枯竭，部分矿山已超过1000 m深部开采，未来15～20年内，我国将有大批金属矿山转入深部开采。虽然我国已掌握800 m内浅井提升技术，但超过1000 m的提升装备仍是空白，成为制约深部资源开发的瓶颈。目前正在研制的超深矿井大型提升装备，设计提升高度 1500 m以上、速度18 m/s以上、载荷240 t以上，具有大尺度、强时变、柔性等特性。在超深、高速、重载下，提升容器产生的冲击振动比浅井提升剧烈[1]，容器在偏载或多绳提升下易发生倾斜，需监测姿态并由浮动天轮调节。……