[发明专利]爆破送药机器人控制系统、控制方法、控制装置及应用

说明书

本发明属于机器人技术领域，公开了一种爆破送药机器人控制系统、控制方法、控制装置及应用，所述爆破送药机器人控制系统包括：动力系统，运动系统，液压系统，摄像照明系统、遥控装置。本发明避免了硬顶药卷等情况的发生，更方便控制送药速度；所需工作人员少，1‑2个人便可完成装药工作，极大提高了工作效率；操作空间小，不再需要为了接长推杆而需要很大的工作空间；可以将炸药卷准确送达指定位置；大大缩短了整个装药过程所需要的时间，省时省力，提高了安全性。本发明解决了传统送药方式工人劳动强度大，由下往上推送困难的问题；解决了在炸药卷装填推送过程中容易堵孔的问题；解决了传统炸药装填需要高空作业的问题，降低了安全风险。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种爆破送药机器人控制系统、控制方法、控制装置及应用。

背景技术

目前，煤炭是重要的工业原材料，但是在煤炭生产过程中存在诸多安全问题和事故，顶板事故是造成伤亡的较多的问题之一。当煤层上方有坚硬顶板时，更易发生顶板事故。所谓坚硬顶板就是指顶板岩石具有很大的抗拉强度和弹性模量，并且厚度一般比较大，岩体整体性比较好，随着工作面向前推进，坚硬顶板往往悬露在采空区不能及时垮落，从而容易对工作面造成大面积来压现象，形成安全隐患。大面积的顶板在很短的时间内快速垮落，不仅会对工作面产生强大的冲击力，而且还会把采空区已有的空气瞬间排出，形成极具破坏力的飓风灾害。

研究发现，坚硬顶板存在于我国一半以上的矿区中，由此可见坚硬顶板在普通煤矿开采中非常常见，就目前来看坚硬顶板在综采工作面也普遍存在。因此，为了能消除顶板重大事故，并且保证煤矿安全高效的生产，要采取一些有效方式来对顶板岩石加以控制。

国内研究人员在控制坚硬顶板方面做了大量系统的研究，对于坚硬顶板的控制方法也发生了改变，从以前的预留煤柱法和采空区充填法，逐渐发展到现阶段的压力注水弱化法(分为高压注水弱化和静压注水弱化)和爆破弱化法。由于爆破弱化法对顶板岩石情况要求低，能在不同环境下作业，是一种非常有效的防止大面积来压的工艺方法，所以在坚硬顶板弱化方面该方法得到了广泛的运用。

爆破弱化坚硬顶板是利用炸药爆炸后产生的巨大能量来破坏顶板的整体性，使坚硬顶板出现大的裂隙或使其断裂，促使顶板及时垮落，以减小悬顶面积，降低矿压异常导致的灾害现象发生机率。该种方法采用不耦合装药深孔预裂爆破技术，该技术采用不耦合装药时，通过炮孔与炸药卷间隙中的空气介质间接地冲击炮孔壁，在炮孔周围岩石中激起沿径向传播的冲击波，造成岩石的动态冲击压缩破碎，形成破碎圈；当冲击波被破碎圈消耗而衰减为应力波传播时则对炮孔岩壳进行径向挤压变形作用而产生切向拉应力裂缝，随后爆生气体沿裂缝产生“气楔”使得裂缝迅速延伸扩展，形成裂隙圈，进而实现对岩石的预裂和破碎。该方法采用人工采用高分子柔性捣杆接长送药的方法，即将炸药卷装入一节一节的PVC管中，然后用柔性杆不断接长往里捅，然而此种方法存在许多不足之处：(1)不耦合松动预裂爆破，裂隙区裂缝扩展数量呈随机性，无法控制裂隙数量和裂隙方向，过多的裂隙扩展造成岩石切割过于密集，爆炸能量不能沿有效裂隙扩展，降低裂隙圈范围，减弱预裂效果，同时增加炮孔施工数量，增加成本。(2)炸药卷装填数量多且需要高空作业。(3)炸药卷装填时推送困难。在炸药卷装填推送过程中，容易堵孔；另一方面由于是由下往上推送，工人劳动强度大，推送十分困难。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)采用人工采用高分子柔性捣杆接长送药的方法不耦合松动预裂爆破，裂隙区裂缝扩展数量呈随机性，无法控制裂隙数量和裂隙方向，过多的裂隙扩展造成岩石切割过于密集，爆炸能量不能沿有效裂隙扩展，降低裂隙圈范围，减弱预裂效果，同时增加炮孔施工数量，增加成本。

(2)采用人工采用高分子柔性捣杆接长送药的方法炸药卷装填数量多且需要高空作业。

(3)采用人工采用高分子柔性捣杆接长送药的方法炸药卷装填时推送困难。在炸药卷装填推送过程中，容易堵孔；另一方面由于是由下往上推送，工人劳动强度大，推送十分困难。