【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于隧道施工，具體涉及一種鑿巖臺車探測孔施工控制系統及方法。
技術介紹
1、目前在鉆爆法施工中，打超前探孔是預測掘進面前方圍巖是否穩定(穩定指標為圍巖硬度等級高，完整度好，不破碎)，是否存在突泥、涌水風險的有效措施。常規情況下是采用專用的地質鉆機或者人工操作鑿巖臺車手動接卸桿來進行超前探孔施工，地質鉆機移動緩慢，且還要與鑿巖臺車進行工序銜接，施工效率不高；通過鑿巖臺車利用人工接卸桿的方式勞動強度大、操作繁瑣費時且增加了施工安全風險。
2、近年來隨著隧道施工技術不斷進步，與鑿巖臺車配套使用的接卸桿裝置逐漸投入應用，但是其對鐵路隧道復雜環境適應性不高，如申請號202210164102.1的一種井下臺車的自動接卸桿控制方法，其針對礦井工作環境開發，需配套對應遠程平臺等，數據傳輸距離遠，動作延遲高，各動作執行效果難以把控，施工效率不高；申請號202211405976.8的鑿巖臺車換桿裝置、鑿巖臺車及上桿、卸桿方法，其不具備鉆孔數據實時記錄、分析處理功能，無法對前方突泥、涌水等風險進行快速有效判別；因此設計一種更高效、更安全、自動化程度更高的鑿巖臺車探測孔施工的控制系統及方法很有必要。
技術實現思路
1、本專利技術目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種鑿巖臺車探測孔施工控制系統及方法，解決現有技術中隧道探測孔施工中自動化程度低的問題。
2、為實現上述目的，所采取的技術方案是：
3、一種鑿巖臺車探測孔施工控制系統，包含：
4、主控單元
5、接卸桿子控單元，其控制接卸桿動作，并監測接桿與卸桿過程中各動作的執行成功與否；
6、液壓系統監測單元，其監測鑿巖臺車在工作過程中液壓系統參數變化；
7、鉆進位姿監測單元，其監測釬桿鉆進參數；
8、圖像監測單元，其監測掘進面巖體完整性和鉆進過程是否存在突發狀況；
9、圍巖質量識別單元，其接收主控單元傳輸的掘進面巖體完整性和液壓系統參數，對鉆進過程圍巖質量變化情況進行判別。
10、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，該控制系統還包括車體導航定位單元，其監測鑿巖臺車的精確位置與自身姿態，輔助確定鉆進方向。
11、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，該控制系統還包括安全監測單元，其在鑿巖臺車執行自動作業時進行安全區域誤入監測，并反饋給主控單元執行系統報警。
12、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，所述接卸桿子控單元判斷當前動作執行成功后立即切換到下一動作，若當前動作執行不成功則重復執行該動作，并反饋給主控單元進行報警提示。
13、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，所述液壓系統監測單元監測鑿巖臺車在工作過程中液壓系統的壓力和流量變化，并將監測信息傳輸給主控單元。
14、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，所述鉆進位姿監測單元監測釬桿鉆進深度、角度和回轉速度，并將監測信息傳輸給主控單元。
15、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，所述圖像監測單元采集并識別掘進面巖體節理信息，判斷巖體完整性，輔助修正巖體完整性指標kv；所述圖像監測單元還用于實時監測鉆進過程是否存在突發狀態，突發狀態包含突泥涌水現象；圖像監測單元將采集畫面、巖體完整性和突發狀態檢測結果傳輸給主控單元。
16、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，所述圍巖質量識別單元以圍巖基本質量指標bq值作為圍巖質量識別的依據，bq值計算公式如下：
17、bq＝100+3rc+250kv
18、式中，rc為巖石單軸飽和抗壓強度，kv為巖體完整性指標；
19、考慮實際施工場景下圍巖質量會受到地下水s1修正系數、軟弱結構面s2修正系數以及初始地應力s3修正系數的影響，對bq值進行修正，得到：
20、[bq]＝bq-100(s1+s2+s3)。
21、根據本專利技術鑿巖臺車探測孔施工控制系統，進一步地，針對巖石單軸飽和抗壓強度rc采用多元非線性回歸模型對其進行評估；針對巖體完整性指標kv使用巖體的縱波速度和巖塊的縱波速度來定義。
22、進一步地，本專利技術還提出一種鑿巖臺車探測孔施工方法，該方法利用上述鑿巖臺車探測孔施工控制系統實現，包含以下內容：
23、鑿巖臺車進場后首先通過車體導航定位單元完成車輛的姿態調整；
24、然后開始接卸桿鉆孔施工；鉆孔過程中由鉆進位姿監測單元和液壓系統監測單元實時監測釬桿鉆進參數和鑿巖臺車在工作過程中液壓系統參數變化；由圍巖質量識別單元對鉆進過程圍巖質量變化情況進行判別；接卸桿子控單元控制接桿、卸桿的每一個動作，并監測當前動作的執行是否成功；同時圖像監測單元監測掘進面巖體完整性和鉆進過程是否存在突發狀況。
25、采用上述技術方案，所取得的有益效果是：
26、本專利技術提出一種鑿巖臺車探測孔施工控制系統，能夠高度自動化的對探測孔施工進行控制，具體采用接卸桿子控單元對接卸桿過程進行實時監測，對過程動作進行分解把控，從而能夠及時發現異常狀況提高自動接卸桿鉆孔施工的作業效率；且還能夠實時監測圍巖質量變化進行預警，并對突泥、涌水風險做出識別，以便施工人員采取相應措施確保施工安全。本專利技術解決了現有技術中隧道探測孔施工中自動化程度低而導致的施工效率低、安全性低的問題，因此，本專利技術通過高度自動化的探測孔施工控制系統不僅能夠提高施工效率和施工安全性，進一步的也降低了隧道開挖成本。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，包含：
2.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，該控制系統還包括車體導航定位單元，其監測鑿巖臺車的精確位置與自身姿態，輔助確定鉆進方向。
3.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，該控制系統還包括安全監測單元，其在鑿巖臺車執行自動作業時進行安全區域誤入監測，并反饋給主控單元執行系統報警。
4.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述接卸桿子控單元判斷當前動作執行成功后立即切換到下一動作，若當前動作執行不成功則重復執行該動作，并反饋給主控單元進行報警提示。
5.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述液壓系統監測單元監測鑿巖臺車在工作過程中液壓系統的壓力和流量變化，并將監測信息傳輸給主控單元。
6.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述鉆進位姿監測單元監測釬桿鉆進深度、角度和回轉速度，并將監測信息傳輸給主控單元。
7.根據權利要求1所述的鑿巖臺車
8.根據權利要求7所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述圍巖質量識別單元以圍巖基本質量指標BQ值作為圍巖質量識別的依據，BQ值計算公式如下：
9.根據權利要求8所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，針對巖石單軸飽和抗壓強度RC采用多元非線性回歸模型對其進行評估；針對巖體完整性指標KV使用巖體的縱波速度和巖塊的縱波速度來定義。
10.一種鑿巖臺車探測孔施工方法，其特征在于，該方法利用權利要求1-9任一項所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統實現，包含以下內容：
...【技術特征摘要】
1.一種鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，包含：
2.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，該控制系統還包括車體導航定位單元，其監測鑿巖臺車的精確位置與自身姿態，輔助確定鉆進方向。
3.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，該控制系統還包括安全監測單元，其在鑿巖臺車執行自動作業時進行安全區域誤入監測，并反饋給主控單元執行系統報警。
4.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述接卸桿子控單元判斷當前動作執行成功后立即切換到下一動作，若當前動作執行不成功則重復執行該動作，并反饋給主控單元進行報警提示。
5.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述液壓系統監測單元監測鑿巖臺車在工作過程中液壓系統的壓力和流量變化，并將監測信息傳輸給主控單元。
6.根據權利要求1所述的鑿巖臺車探測孔施工控制系統，其特征在于，所述鉆進位姿監測單元監測...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳濤，霍翔宇，劉向東，李榮鑫，康家安，張曉闖，郝擁軍，梁世平，王亞平，李冰濤，阮利超，于鵬，李學謙，黃進先，
申請(專利權)人：中鐵工程裝備集團隧道設備制造有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。