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专利号: 202411095916X
申请人: 徐州华超矿山设备有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2025-12-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:该系统包括:钻进环境导入模块,用于导入当前采矿区域对应初始勘测的地质环境信息,包括各勘测层的所属勘测深度和土壤硬度,同时导入当前采矿区域的计划钻进路径、计划钻进路径中各钻进位置点的所处深度、所处区域空间体积和操作参数;

钻进信息采集模块,用于采集当前钻机在各累计钻进位置点的土方增量、实际位置坐标和钻进环境信息;

操作变更分析模块,用于根据各钻进位置点的操作参数以及各累计钻进位置点的记录土方增量和钻进环境信息,进行钻进操作调控需求评定分析,包括:S1、将下一钻进位置点记为目标位置点,进行钻进操作位置调控需求评定,若评定结果为需求,确认变更操作位置点,否则,执行下一步;

S2、将当前所处钻进位置点记为分析位置点,进行钻进操作参数调控需求评定,若评定结果为需求,确认分析位置点的当前变更操作信息,否则将无需进行钻进操作参数调控作为分析结果;

信息库,用于存储各土壤硬度下单位掘进空间体积的参照土方增量,并存储各土壤硬度下钻机参照的钻进振动频率、钻进温度值和钻进速度;

操作变更执行终端,用于根据钻进操作调控需求评定分析结果,对当前钻机进行对应钻进控制;

所述进行钻进操作位置调控需求评定,包括:将各钻进位置点的所处深度与各勘测层的所属勘测深度进行对比,确认各钻进位置点的参照土壤硬度和参照土方增量;

提取各累计钻进位置点的参照土方增量,设置土方增量异常评估补偿因子,记为将分析位置点的参照土方增量和记录土方增量分别记为从所述钻进环境信息中提取各钻进时间点对应钻机的温度和振动频率,分析当前钻机对应钻进表征异常度,记为提取分析位置点的参照土壤硬度和目标位置点的土壤硬度,分别记为若

所述进行钻进操作参数调控需求评定,包括:基于分析位置点在各钻进时间点对应钻机的温度和振动频率,统计分析位置点的钻进环境异常度,记为从分析位置点的钻进环境信息中提取监测土壤硬度,基于分析位置点的参照土壤硬度,按照统计钻进操作参数变更需求度

2.根据权利要求1所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述设置土方增量异常评估补偿因子,包括:将各累计钻进位置点的参照土方增量和记录土方增量进行作差,得到土方增量差;

将土方增量差大于0的累计钻进位置点记为异常位置点,统计异常位置点数目,并与累计钻进位置点数目进行作比,将比值记为异常位置数目比,记为以累计钻进位置点为横坐标,以土方增量差为纵坐标,构建土方增量变化曲线,提取所述曲线的斜率,记为基于所述

3.根据权利要求1所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述分析当前钻机对应钻进表征异常度,包括:从信息库中定位出分析位置点对应参照土壤硬度下钻机参照的钻进振动频率和钻进温度值,分别记为基于各钻进时间点对应钻机的温度和振动频率,构建分析位置点的温度序列和振动序列;

遍历所述温度序列,筛选出最高温度

遍历所述振动序列,筛选出最高振动频率

统计当前钻机对应钻进表征异常度

4.根据权利要求3所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述确认变更操作位置点,包括:从所述计划钻进路径中截选出位于分析位置点之前的计划钻进路径,记为参照计划路径,同时基于各累计钻进位置点的实际位置坐标,构建实际钻进路径,设置钻进路径偏差度统计位置变更趋向度

将分析位置点和目标位置点之间的距离记为计划变更距离,将计划变更距离与匹配的变更超前比的乘积作为超前变更距离从计划钻进路径中定位出位于目标位置点之前距离为

5.根据权利要求4所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述设置钻进路径偏差度,包括:对比实际钻进路径和参照计划路径,得到重合路径长度,将重合路径长度与参照计划路径的长度的比值记为重合路径比将实际钻进路径与参照计划路径对应的未重合路径段记为偏差段,统计偏差段数目,并与累计钻进位置点数目进行作比,将比值记为偏差位置比提取各偏差段与参照计划路径之间的最大距离,作为参照偏差距离,将各偏差段的参照偏差距离进行均值计算,得到平均偏差距离,记为统计钻进路径偏差度

6.根据权利要求1所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述确认分析位置点的当前变更操作信息,包括:确认变更项,包括钻进定位和钻进速度;

若变更项为钻进定位时,从计划钻进路径中提取分析位置点的计划钻进位置坐标,基于分析位置点的实际位置坐标和计划钻进位置坐标,通过轨迹规划算法计算变更钻进角度和变更方向,并作为变更项为钻进定位的变更指标;

若变更项为钻进速度,从信息库中提取分析位置点对应监测土壤硬度下钻机参照的钻进速度从分析位置点的操作参数中提取钻进速度

若变更项为钻进速度和钻进定位时,将钻进定位和钻进速度的变更指标作为该变更项下的变更指标;

将变更项和变更项下的变更指标作为当前变更操作信息。

7.根据权利要求6所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述确认变更项,包括:将

若条件1、条件2和条件3中任意一项成立,将钻进速度作为变更项,若仅条件4成立将钻进定位作为变更项,若条件4成立且条件1、条件2和条件3中任意一项也成立时,将钻进速度和钻进定位作为变更项。

8.根据权利要求6所述的一种采矿钻进机械控制系统,其特征在于:所述确认变更类目和变更类目的变更数值,包括:若

当变更类目为钻进速度,计算变更钻进速度

当变更类目为钻进速度和钻井液流速,将

从分析位置点的操作参数中提取钻井液的设置流速