[发明专利]一种海底采矿车沉陷探测及主动脱困装置与方法

说明书

本发明公开一种海底采矿车沉陷探测及主动脱困装置与方法，装置包括沉陷探测预警装置和主动脱困装置；所述沉陷探测预警装置安装于采矿车每个行走履带的左右两侧，所述沉陷探测预警装置用于测量其与行走履带下端的距离，主动感知行走履带与海底沉积物的接触状况；所述主动脱困装置包括主动交互注浆系统，所述主动交互注浆系统连通有多个智能转向伸缩型注浆头，多个智能转向伸缩型注浆头分布于采矿车每个行走履带的左右两侧。该装置可自动探测海底复杂环境，结合现有注浆技术与注浆材料，可实现自动注浆脱困，有效的解决了承载力不足引起的倾斜、沉陷被困问题以及可能陷于低洼等地形不能顺利通过等问题，提高了采矿车自适应行驶能力。

技术领域

本发明涉及海洋工程深海采矿装备技术领域，具体涉及一种海底采矿车沉陷探测及主动脱困装置与方法。

背景技术

随着工业化发展及矿产资源消耗，陆地矿产资源减少，丰富的海洋矿产资源开始受到人们的注意。我国在太平洋C-C区约7.5万km²的多金属结核资源专属区拥有4.2亿吨的干结核量，预计可形成年产300万吨干结核、开采周期20年的深海产业。其中，发展深海矿产资源开采设备在深海资源竞争中具有重大意义。

由于海底矿产资源的特征及赋存条件各异，主要赋存在4000-6000m的海底平原上。与一般陆地条件有很大的区别，主要表现在，底质稀软，承载能力很低，对扰动极为敏感，一次扰动强度有可能降低80%；沉积物颗粒极细，内摩擦角几乎为零。而且，深海平原也不是完全平坦的，也存在低洼、坑陷。目前国内外普遍认可履带式水力采矿车。作为深海采矿系统的核心部分，集矿车必须在稀软底质床面上稳定行走。

这些情况都导致了履带式自行采矿车在海底沉积物上行走作业时，可能会由于承载力不足，发生倾斜、沉陷及被困无法行走等情况，或者采矿车陷于低洼等地形中，一旦采矿车发生这种情况不能自动脱困，采矿作业就会中断，采矿系统便会瘫痪，需要母船付出极大的代价，造成巨大的损失，才能助其脱困。现有脱困装置结构复杂，步骤繁多，使用时故障率高且受环境影响较大，难以实现却效果不理想；同时现有脱困装置没有与注浆工艺相结合进行自救的例子。因此，急需一种结合较为成熟的、高效的主动注浆自救脱困装置及方法，以提升采矿车海底稀软底质自适应行驶能力，最终满足实际海底采矿作业需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底采矿车沉陷探测及主动脱困装置与方法，该装置可自动探测海底复杂环境，结合现有注浆技术与注浆材料，可实现自动注浆脱困，有效的解决了承载力不足引起的倾斜、沉陷被困问题以及可能陷于低洼等地形不能顺利通过等问题。

一种海底采矿车沉陷探测及主动脱困装置，包括沉陷探测预警装置和脱困装置；所述沉陷探测预警装置安装于采矿车每个行走履带的左右两侧，所述沉陷探测预警装置用于测量其与行走履带下端的距离，主动感知行走履带与海底沉积物的接触状况；所述脱困装置包括主动交互注浆系统，所述主动交互注浆系统连通有多个智能转向伸缩型注浆头，多个智能转向伸缩型注浆头分布于采矿车每个行走履带的左右两侧。

优选的，所述智能转向伸缩型注浆头设置有转动机构，所述转动机构连接有水平伸缩机构，所述水平伸缩机构连接有竖直伸缩机构。

优选的，所述主动交互注浆系统包括AB混合浆混合输送器，所述AB混合浆混合输送器的进料口连通有A型浆液储箱和B型浆液储箱，所述AB混合浆混合输送器的出料口与智能转向伸缩型注浆头连通。

优选的，所述AB混合浆混合输送器为多个，每个AB混合浆混合输送器对应连通一个智能转向伸缩型注浆头。

优选的，所述A型浆液储箱和B型浆液储箱分别位于采矿车的两个不同的行走履带上，每个浆液储箱的左、右两侧均安装多个AB混合浆混合输送器。

优选的，所述A型浆液储箱顶部连通有A型浆液混浆输送泵，所述A型浆液储箱的左、右两侧连通有多个A型浆液注浆输送泵，每个A型浆液注浆输送泵均连通一个A箱侧混合浆混合输送器；