[发明专利]一种硬岩掘进机自动锚杆施作控制方法

说明书

本发明提供了一种硬岩掘进机自动锚杆施作控制方法。包括以下步骤：对锚杆钻机系统进行定位，确定当前锚杆位置；主控制控制锚杆钻机系统自动动作，到达预设锚杆孔位置；当测得当前锚杆孔位置与预设锚杆孔位置一致时，锚杆钻机系统开始进行自动打锚杆操作，控制锚杆钻机系统推进梁顶紧洞壁后，再控制锚杆钻头接触洞壁，并采取先开孔后凿岩模式；重复操作，当所有预设的锚杆孔打锚杆作业施工完毕，掘进机自动锚杆施作控制完成。本发明实现了对硬岩掘进机锚杆钻机系统的自动控制，降低了人工操作所带来的不确定性，提高了自动化水平；通过对打锚杆过程的分步控制，保护锚杆钻机不受损坏，提高了锚杆钻机的使用寿。

技术领域

本发明涉及全断面硬岩隧道掘进机技术领域，具体涉及一种硬岩掘进机自动锚杆施作控制方法。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机(TBM)是集机、电、液、光、气等系统于一体的工厂化流水线隧道施工装备，包括敞开式TBM、单护盾TBM和双护盾TBM，可用于掘进、支护、出渣等施工工序并进行连续作业，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用迅猛增长。

锚杆钻机系统作为TBM上的关键部件，在掘进中起到支护作用。目前，对锚杆钻机系统的研究主要侧重于机械结构的改进，但现有锚杆钻机系统仍采用人工控制为主，控制精度受操作人员水平影响较大，且在隧道施工过程中，锚杆钻机系统易与钢拱架碰撞，导致机械部件的损坏，甚至影响隧道施工安全。

目前，TBM锚杆钻机系统控制主要以人工操作为主，缺乏一套完整的自动控制策略，操作精度受人员影响较大，施工质量难以保证。而锚杆钻机系统在掘进过程中起到支护的作用，属于TBM掘进中关键的一环，锚杆施工质量的好坏直接影响隧道施工质量以及施工安全。

此外，现有锚杆钻机系统在施工过程中还存在易与钢拱架碰撞的问题，这一问题将会带来机械结构损坏甚至影响施工安全。

综上所述，急需一种硬岩掘进机自动锚杆施作控制方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种硬岩掘进机自动锚杆施作控制方法，以解决锚杆钻机系统在施工过程中易与钢拱架发生碰撞，导致机械结构损坏和安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种硬岩掘进机自动锚杆施作控制方法，包括以下步骤：

步骤1、对锚杆钻机系统进行定位，确定当前锚杆位置；

步骤2、主控制器控制锚杆钻机系统自动动作，到达预设锚杆孔位置；

步骤3、当测得当前锚杆孔位置与预设锚杆孔位置一致时，锚杆钻机系统开始进行自动打锚杆操作；打锚杆过程采用分步控制，控制锚杆钻机系统推进梁顶紧洞壁后，再控制锚杆钻头接触洞壁，并采取先开孔后凿岩模式；

步骤4、重复步骤1～步骤3，当所有预设的锚杆孔打锚杆作业施工完毕，掘进机自动锚杆施作控制完成。

进一步地，所述步骤1，具体是：

步骤1.1、主控制器根据导向系统测量的掘进机刀盘中心坐标、刀盘中心和锚杆钻机的前后位置关系，并结合锚杆钻机前后行程传感器测量的数据，定位出当前锚杆钻机的轴线位置；

步骤1.2、根据弧形齿圈与主梁的位置关系以及爬行小车编码器测量数据，确定爬行小车与主梁的位置关系；

步骤1.3、根据摆动缸编码器，确定推进梁与水平面的夹角a，进而确定当前锚杆孔相对隧道轴线的坐标。

进一步地，所述步骤2，具体是：

步骤2.1、主控制器控制锚杆钻机通过前后移动到达预设的轴线位置，并在移动过程中根据锚杆钻机和钢拱架的位置关系，控制锚杆钻机始终与钢拱架保持大于x距离，自动避开钢拱架，防止碰撞；其中，x为固定值；