本技术属于土层和岩石钻进技术,推出一种应力环境再造的自适应掘进机器人及其掘进方法。该机器人集成动态稳定支撑、劈裂拉剪破岩、旋转支撑定位、预制自由面、凿岩、导轨、自适应智能控制和行走出渣系统。其预制自由面系统可降低岩体内应力,预防装备卡钻,提升破岩效率和安全性。自适应智能控制系统实时监测掘进参数,依据地声传感器和钻杆扭矩分析岩体质量,自动调整作业参数以适应地质变化。该机器人适用于硬岩地质,能连续作业,减少停机,延长寿命,降低污染,提高掘进效率。
背景技术
在岩石钻进技术领域,随着钻进深度的增加,岩体的物理力学性质发生显著变化,导致传统的机械钻进技术面临着岩体坚硬、高磨蚀性、高地应力和矿体分散等一系列复杂的地质条件挑战。
目前,机械破岩技术主要包括悬臂式掘进机、掘进机(TBM)以及劈裂机等。然而在硬岩环境中,传统的悬臂式掘进机、采煤机、掘进机(TBM)和劈裂机等机械破岩技术,均存在一定的局限性。例如,悬臂式掘进机在软岩和中硬岩中表现良好,但在硬度较高的岩石面前,其经济高效性大打折扣。TBM虽然在硬岩掘进中展现出较强的破岩能力,但其高能耗、大体积以及较差的适应性和灵活性限制了其在多变地质条件下的应用。劈裂机则受限于对自由面的需求,在井下作业中通常只有一个自由面,这限制了其在井下的应用,尤其是在需要预制自由面和复杂的设备操作流程中
如何解除硬岩高应力问题提高破岩效率;如何优化机械掘进设备体积庞大,功耗大,适应性和灵活性问题使得进一步适应硬岩多变地质条件;如何尽可能避免装备被岩石卡住或者出现卡钻问题后如何快速安全解除卡钻问题;如何根据设备掘进的实时数据和环境变化自动调整设备决策策略的能力;为了应对这些挑战,亟需开发一种新型的机械化掘进设备,能够在井下硬岩环境中实现高效的连续掘进作业。这种设备应具备自适应能力,能够根据地质条件的变化进行实时调整,从而提高破岩效率和安全性。
实现思路