[發(fā)明專利]一種微波輔助破碎巖石系統(tǒng)及其控制方法

有效

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• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111636874B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 田瑩;張強
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21C41/22
• 分類號: E21C41/22;E21C37/00;E21C37/16;E21C35/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 尚云飛

一種微波輔助破碎巖石系統(tǒng)及其控制方法，屬于巖石破碎技術領域。所述微波輔助破碎巖石系統(tǒng)包括控制中心、電源供應模塊、微波發(fā)生器、微型攝像頭和裂紋測深探測儀，控制中心包括計算機、運動控制器一、運動控制器二和運動控制器三，計算機分別通過運動控制器一與微波發(fā)生器相連、通過運動控制器二與裂紋測深探測儀相連、通過運動控制器三與掘進機鉆頭電性連接，電源供應模塊分別與微波發(fā)生器和微型攝像頭電性連接，微型攝像頭與計算機電性連接。所述微波輔助破碎巖石系統(tǒng)及其控制方法能夠降低對巖石的擾動，根據(jù)巖石表面裂紋深度進行實時開采，提高了工作效率和加工精度，延長了掘進機鉆頭的使用壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及巖石破碎技術領域，特別涉及一種微波輔助破碎巖石系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術

隨著科學技術的發(fā)展，煤炭行業(yè)正在尋找新的破碎巖石方法。對于一些軟巖可以通過連續(xù)采煤機進行開采，而對于硬巖來說傳統(tǒng)意義上的爆破開采還是占據(jù)主導地位。雖然爆破法在開采金屬硬礦石領域具有效率高、技術成熟等優(yōu)勢，但是該方法存在對巖石擾動性較大，施工精度較低的劣勢，易造成周邊巖石破壞，存在支護困難、破碎巖石塊度不均勻的問題。爆破法必須依靠鉆孔、裝藥和爆破等多種工序操作，而且在裝藥和爆破過程實現(xiàn)機械化和自動化的難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術存在的傳統(tǒng)破碎巖石方法對巖石擾動性大、施工精度低等技術問題，本發(fā)明提供了一種微波輔助破碎巖石系統(tǒng)及其控制方法，能夠降低對巖石的擾動，根據(jù)巖石表面裂紋深度進行實時開采，提高了工作效率和加工精度，延長了掘進機鉆頭的使用壽命。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

一種微波輔助破碎巖石系統(tǒng)，設置于掘進機，所述微波輔助破碎巖石系統(tǒng)包括控制中心、電源供應模塊、微波發(fā)生器、微型攝像頭和裂紋測深探測儀；

所述控制中心包括計算機、運動控制器一、運動控制器二和運動控制器三，所述計算機分別與運動控制器一的輸入端、運動控制器二的輸入端以及運動控制器三的輸入端電性連接，所述運動控制器一輸出端與微波發(fā)生器輸入端電性相連；所述運動控制器二輸出端與裂紋測深探測儀輸入端電性相連，所述裂紋測深探測儀的輸出端與計算機的輸入端電性連接；所述運動控制器三輸出端與掘進機鉆頭電性相連；

所述電源供應模塊的輸出端分別與微波發(fā)生器的輸入端和微型攝像頭的輸入端電性連接；所述微型攝像頭的輸出端與計算機的輸入端電性連接。

進一步的，所述計算機通過信號發(fā)射器分別與運動控制器一的輸入端、運動控制器二的輸入端以及運動控制器三的輸入端電性連接。

進一步的，所述電源供應模塊包括直流電源和逆變器。

一種微波輔助破碎巖石系統(tǒng)的控制方法，用于上述微波輔助破碎巖石系統(tǒng)，包括如下步驟：

啟動電源供應模塊，微波發(fā)生器和微型攝像頭同時開始工作，其中，微波發(fā)生器對金屬巖石表面進行持續(xù)性照射；微型攝像頭采集金屬巖石表面照片，并將采集到的金屬巖石表面照片傳輸給計算機，計算機通過視覺識別系統(tǒng)判斷金屬巖石表面照片是否存在裂紋；

如果金屬巖石表面照片存在裂紋，則計算機通過運動控制器二控制裂紋測深探測儀工作，裂紋測深探測儀采集裂紋深度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機，計算機通過設定的程序判斷裂紋深度是否大于等于3cm，當裂紋深度大于等于3cm時，計算機通過運動控制器一控制微波發(fā)生器停止工作、通過運動控制器二控制裂紋測深探測儀停止工作、通過運動控制器三控制掘進機鉆頭開始工作，進行金屬巖石的開采；

在開采過程中，如果視覺識別系統(tǒng)判斷微型攝像頭采集的金屬巖石表面照片沒有裂紋時，計算機通過運動控制器一控制微波發(fā)生器開始工作并通過運動控制器三控制掘進機鉆頭停止工作，直到視覺識別系統(tǒng)判斷微型攝像頭采集的金屬巖石表面照片再次存在裂紋時，計算機通過運動控制器二控制裂紋測深探測儀開始工作，裂紋測深探測儀采集裂紋深度數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸給計算機，重復上述步驟，直到金屬巖石開采完畢，關閉電源供應模塊。