[發明專利]一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法和系統

在審

• 申請號: 202010811066.4
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN112096403A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 程斯一;文國軍;王玉丹;吳玲玲;官東林;羅耀坤
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

1.一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、開始進行巖層爆破；

S2、根據巖層爆破后的欠挖情況調整激光鉆機的激光器鉆機參數；

S3、設置機械臂移動軌跡，包括起始位置、移動速度、沿軌跡運動的重復次數，生成預定輪廓邊緣軌跡；

S4、所述激光鉆機在所述機械臂的帶動下，沿所述預定輪廓邊緣軌跡切割巖石；

S5、所述激光鉆機將切割下來的巖石進一步粉碎；

S6、若未完成巖層爆破則返回步驟S2，否則結束巖層爆破。

2.根據權利要求1所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法，其特征在于，步驟S2中所述激光器鉆機參數包括激光能量密度、光斑大小、照射距離、照射時間、吹掃氣體種類及流速。

3.根據權利要求2所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法，其特征在于，所述光斑大小較小時所述激光能量密度高，熔融氣化巖石快且凹槽更深；所述光斑大小較大時所述激光能量密度低，巖石輻照范圍廣，淺孔鉆進速率快。

4.根據權利要求1所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法，其特征在于，步驟S3中所述預定輪廓邊緣軌跡為任意曲線軌跡。

5.根據權利要求1所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法，其特征在于，步驟S4中所述激光鉆機包括激光發生裝置、輔助裝置及激光頭，所述激光器發生裝置、輔助裝置安置在平硐外，所述激光頭安置在平硐內。

6.根據權利要求5所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的方法，其特征在于，所述激光頭安裝在所述機械臂的末端，所述機械臂安裝在移動小車上；所述激光頭使用光纖與所述激光發生裝置連接，所述光纖用于將高能激光由所述激光發生裝置傳送至所述激光頭；所述激光頭和所述機械臂使用控制線與控制主機連接，所述控制主機用于控制所述激光頭和所述機械臂；氣體管道的一端連接所述輔助裝置，所述氣體管道的另一端安裝在所述激光頭附近，所述氣體管道用于將吹掃氣體導入平硐內。

7.一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的系統，其特征在于，包括以下模塊：

巖層爆破啟動模塊，用于開始進行巖層爆破；

激光器鉆機參數調整模塊，用于根據巖層爆破后的欠挖情況調整激光鉆機的激光器鉆機參數；

機械臂移動軌跡設置模塊，用于設置機械臂移動軌跡，包括起始位置、移動速度、沿軌跡運動的重復次數，生成預定輪廓邊緣軌跡；

巖石切割模塊，用于將所述激光鉆機在所述機械臂的帶動下，沿所述預定輪廓邊緣軌跡切割巖石；

巖石粉碎模塊，用于將所述激光鉆機切割下來的巖石進一步粉碎；

工作進度判斷模塊，用于判斷巖層爆破的工作進度，若未完成巖層爆破則返回激光器鉆機參數調整模塊，否則結束巖層爆破。

8.根據權利要求7所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的系統，其特征在于，激光器鉆機參數調整模塊中所述激光器鉆機參數包括激光能量密度、光斑大小、照射距離、照射時間、吹掃氣體種類及流速。

9.根據權利要求8所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的系統，其特征在于，所述光斑大小較小時所述激光能量密度高，熔融氣化巖石快且凹槽更深；所述光斑大小較大時所述激光能量密度低，巖石輻照范圍廣，淺孔鉆進速率快。

10.根據權利要求7所述的一種應用激光處理爆破施工中欠挖輪廓的系統，其特征在于，機械臂移動軌跡設置模塊中所述預定輪廓邊緣軌跡為任意曲線軌跡。