CN110230503B - 一种用于注浆台车的自动化注浆方法及注浆台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于注浆台车的自动化注浆方法及注浆台车，其中，注浆台车包括主控模块、储料模块、送料模块、制浆模块、送浆模块、储浆模块和注浆模块。所述方法包括：储料模块获取不同原料的制浆重量数据，通过送料模块将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块；制浆模块实施制浆施工作业，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号；送浆模块接收制浆完成标志信号，在检测出制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块；储浆模块发送注浆启动指令，以控制注浆模块启动并实施注浆施工作业。本发明改善了制浆、注浆施工环境，提高了制浆、注浆的质量和工作效率。

Description

一种用于注浆台车的自动化注浆方法及注浆台车

技术领域

本发明涉及注浆工程控制领域，具体地说，是涉及一种用于注浆台车的自动化注浆方法及注浆台车。

背景技术

在隧道工程领域中，注浆设备是对富水、松散、软弱、破碎围岩进行加固和堵水施工作业的重要配套设备，常用于隧道拱顶和掌子面的加固和超前支护，对不良地质进行改良，最终实现隧道的安全开挖。传统的注浆设备作为钻孔设备的配套设备，仍然以人工操作为主，制浆、注浆通过个人经验判断，施工质量无法保证；采用人工加料，粉尘污染严重，施工环境差；缺少接口，无法与钻孔设备形成数据共享；制浆、注浆均为单独设备，无法满足机械化信息化施工要求。

现今，针对国内市场制浆、注浆设备分离，散乱摆放，制浆为人工添加袋装水泥，粉尘污染严重等问题，急需一种集成储料、送料、制浆、注浆等模块的一体化设备，用以改善施工环境，提高制浆、注浆质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于注浆台车的自动化注浆方法，包括：加料步骤、储料模块获取不同原料的制浆重量数据，通过与所述储料模块连接的送料模块将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块；制浆步骤、所述制浆模块实施制浆施工作业，将各原料搅拌混合，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号；送浆储浆步骤、送浆模块接收所述制浆完成标志信号，在检测出所述制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块；注浆步骤、注浆模块根据获取到的注浆启动指令，控制所述注浆模块启动并利用所述储浆模块中存储的注浆液实施注浆施工作业。

优选地，所述注浆步骤还包括：所述注浆模块获取注浆施工作业中实时采集到的包括注浆流量值和注浆压力值的注浆反馈数据；利用所述注浆反馈数据，对当前注浆孔的注浆情况进行分析，在所述注浆反馈数据满足预设的注浆终止条件信息的情况下，控制注浆泵停止工作，以结束所述注浆施工作业。

优选地，在所述制浆步骤中，所述制浆模块获取制浆施工作业中实时采集到的制浆施工作业持续时间数据和混合器重量；根据所述制浆施工作业持续时间数据和所述混合器重量，控制所述制浆模块中的混合器进行制浆施工作业。

优选地，在所述送浆储浆步骤中，对所述储料模块中的储料罐进行料位检测，并根据检测结果，生成相应的料位计响应指令，其中，所述料位计响应指令选自注浆停止指令、所述储料罐加料指令、储料罐禁止加料指令和储料罐满料报警指令中的一种或几种。

优选地，在所述加料步骤中，获取随钻数据并对所述随钻数据进行分析，基于此，生成针对不同原料的制浆配比信息；获取注浆需求信息，根据所述注浆需求信息和所述不同原料的制浆配比信息，生成所述不同原料的制浆重量数据。

优选地，所述注浆台车内的主控模块与凿岩台车进行数据交互，以获得所述凿岩台车上的凿岩机在钻孔施工作业中实时反馈的所述随钻数据。

优选地，在获取随钻数据并对所述随钻数据进行分析，基于此，生成针对不同原料的制浆配比信息步骤中，进一步包括：解析所述随钻数据，得到相应的推进压力反馈值、推进速度反馈值、冲击压力反馈值和旋转压力反馈值，基于此，分析钻孔周围岩性状态；根据所述钻孔周围岩性状态的分析结果，从预设的制浆配方库中筛选出与所述钻孔周围岩性状态相匹配的所述不同原料的制浆配比信息。

优选地，所述注浆终止条件信息包括：终止压力阈值和用于保持当前注浆压力值超出所述终止压力阈值时所对应的保压时间阈值。

优选地，所述自动化注浆方法还包括：所述注浆台车内的主控模块与远程服务器进行通讯，将针对此次注浆施工作业的注浆参数信息发送至所述远程服务器中。

另一方面，本发明还提出了一种注浆台车，所述注浆台车利用如上述所述的自动化注浆方法实施集储料、送料、制浆、送浆、储浆和注浆于一体的自动化控制作业，所述注浆台车包括：储料模块，其用于获取不同原料的制浆重量数据，通过送料模块将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块；与所述储料模块连接的送料模块；所述制浆模块，其与所述送料模块连接，用于实施制浆施工作业，将各原料搅拌混合，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号；送浆模块，其与所述制浆模块连接，用于接收所述制浆完成标志信号，在检测出所述制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块；所述储浆模块，其与所述送浆模块连接，用于存储从所述制浆模块输送的注浆液；所述注浆模块，其与所述储浆模块连接，用于根据获取到的注浆启动指令，控制所述注浆模块启动并利用所述储浆模块中存储的注浆液实施注浆施工作业。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种集储料、送料、制浆、送浆、储浆、拌浆和注浆为一体的注浆设备和自动化注浆方法，这种自动化控制作业用以改善制浆、注浆施工环境，提高制浆、注浆质量和工作效率。本发明配合凿岩台车及多功能钻机等钻孔设备施工，实现“钻、注”数据共享，有效确保岩层加固或堵水施工质量，并与远程服务器实现数据交互，及时记录注浆参数信息，为后续隧道施工作业提供数据支撑，对隧道施工具有重要意义。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的注浆台车的总体结构示意图。

图2为本申请实施例的用于注浆台车的自动化注浆方法的步骤图。

图3为本申请实施例的用于注浆台车的自动化注浆方法的具体流程图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

其中，附图标记列表如下：

100：主控模块

200：储料模块

201：储料控制器

202：水泥仓(螺旋机、水泥搅拌器)

203：添加剂仓

204：添加剂泵

205：水流量传感器

206：第一重量传感器

207：第二重量传感器

208：输水阀

300：送料模块

301：送料控制器

302：输水管道

303：水泥输送管道

304：添加剂输送管道

400：制浆模块

401：制浆控制器

402：混合器

403：混合器泵

404：制浆阀

405：排料阀

406：第三重量传感器

500：送浆模块

501：送浆控制器

502：送浆阀

503：送浆管道

600：储浆模块

601：储浆控制器

602：储料罐

603：搅拌器

604：第一料位计

605：第二料位计

606：第三料位计

700：注浆模块

701：注浆控制器

702：注浆泵

703：注浆管道

704：注浆阀

705：反馈信息检测单元

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

在隧道工程领域中，传统的注浆设备作为钻孔设备的配套设备，仍然以人工操作为主，制浆、注浆通过个人经验判断，施工质量无法保证；采用人工加料，粉尘污染严重，施工环境差；缺少接口，无法与钻孔设备形成数据共享；制浆、注浆均为单独设备，无法满足机械化信息化施工要求。针对现今国内市场制浆、注浆设备分离，散乱摆放，制浆为人工添加袋装水泥，粉尘污染严重等问题，急需一种集成储料、送料、制浆、送浆、注浆等模块于一体的自动化控制作业设备。

本发明提出了一种用于注浆台车的自动化注浆方法及新型的一体化注浆台车，该方法和注浆台车能够实施集加料、储料、送料、制浆、送浆、储浆、拌浆和注浆于一体自动化控制作业，用以改善施工环境，提高制浆、注浆质量及工作效率，并与钻孔设备数据共享，指导注浆施工作业，及时记录注浆参数信息，监控注浆施工作业，为后续隧道施工提供数据支撑，因此对隧道施工具有重要意义。

图1为本申请实施例的注浆台车的总体结构示意图。如图1所示，注浆台车包括按照如下顺序依次连接的储料模块200、送料模块300、制浆模块400、送浆模块500、储浆模块600和注浆模块700，以及分别与上述各个模块连接的主控模块100。其中，储料模块200用于获取不同(制浆)原料的制浆重量数据，通过与储料模块200连接的送料模块300将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块400中的混合器402。制浆模块400与送料模块300连接，用于实施制浆施工作业，将各原料搅拌混合，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号。送浆模块500与制浆模块400连接，用于接收制浆完成标志信号，在检测出制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块600内的储料罐602。储浆模块600与送浆模块500连接，用于存储通过送浆模块500从制浆模块400处所输送的注浆液。注浆模块700与储浆模块600连接，用于获取注浆启动指令，在获取到的注浆启动指令的控制下，控制注浆模块700启动并利用储浆模块600中存储的注浆液实施注浆施工作业。另外，主控模块100能够向储料模块200发送不同原料的制浆重量数据，以及为储料模块200、送料模块300、制浆模块400、送浆模块500、储浆模块600和注浆模块700提供各自所需的预设数据，使得注浆台车完成自动化注浆作业。另外，在一个实施例中，主控模块100能够向注浆模块700发送注浆启动指令。

本发明提出了一种一体化注浆台车，参考图1，下面结合制浆、注浆工艺流程对所述一体化注浆台车各个模块进行详细说明。

首先，储料模块200至少包括储料控制器201、水泥仓(其中，水泥仓包括螺旋机、水泥搅拌器等)202、添加剂仓203、添加剂泵204、水流量传感器205、第一重量传感器206、第二重量传感器207和输水阀208。其中，水流量传感器205与储料控制器201连接，安装在下述输水管道302内，用于测量加水流量，进一步，储料控制器201实时接收水流量传感器205采集到的加水流量信号，用以计算出相应的加水重量。第一重量传感器206与储料控制器201连接，安装于水泥仓202外部，用于测量水泥仓202的重量，进一步，储料控制器201实时接收第一重量传感器206采集到的针对水泥仓202的重量信号，用以计算出相应的添加的水泥重量。第二重量传感器207与储料控制器201连接，安装于添加剂仓203外部，用于测量添加剂仓203的重量，进一步，储料控制器201实时接收第二重量传感器207采集到的针对添加剂仓203的重量信号，用以计算出相应的添加的添加剂重量。

进一步的，在一个实施例中，送料模块300包括送料控制器301、输水管道302、水泥输送管道303和添加剂输送管道304。其中，送料控制器301与上述水泥仓内的螺旋机(未图示)、添加剂泵204和输水阀208连接。输水管道302分别与外接水管(未图示)和制浆模块400中的下述混合器402连接，水泥输送管道303分别与上述水泥仓202和制浆模块400中的混合器402连接，并且添加剂输送管道304分别与上述添加剂仓203和制浆模块400中的混合器402连接。

具体地，储料控制器201与送料控制器301电连接，在接收到从主控模块100发送过来的针对此次制浆施工作业的不同原料的制浆重量数据后，向送料控制器301分时发送针对不同原料的加料启动/停止指令，以控制加料操作的启动或结束。进一步，送料控制器301接收针对不同原料的加料启动/停止指令，以控制输水阀208打开/关闭，并使得水原料通过输水管道302添加/停止添加至混合器402，或者控制螺旋机启动/停止运转并使得水泥原料通过水泥输送管道303添加/停止添加至混合器402，或者控制添加剂泵204启动/停止运转并使得添加剂原料通过添加剂输送管道304添加/停止添加至混合器402。

进一步的，在一个实施例中，由于加料过程需要按照加水、加添加剂、加水泥的顺序进行添加，因此，储料控制器201一方面需要向送料控制器301分时发送加水启动指令、加添加剂启动指令、以及加水泥启动指令，以启动加料操作。与此同时，在启动加料操作后，储料控制器201向下述制浆控制器401发送有效的制浆操作启动信号。而后，储料控制器201通过水流量传感器205、第一重量传感器206和第二重量传感器207，按照上述方式实时计算每种制浆原料所添加的重量是否与该模块201获取到的不同(制浆)原料的制浆重量数据相符，以判断相应原料是否添加完毕。在相应原料添加完毕后，储料控制器201向送料控制器301分别发送针对相应原料的加水停止指令、或加添加剂停止指令、或加水泥停止指令，以结束针对相应原料的加料操作，待所有原料均完成加料操作后，从而完成了整个的加料操作。另外，储料控制器201与下述制浆模块400中的制浆控制器401电连接，还接收并检测制浆控制器401实时发送的加料指令，在加料指令有效的情况下，启动上述所述的加料过程，以驱动储料模块200通过送料模块300向制浆模块400中的混合器402内加料。

另外，储料控制器201还存储有预设的用于添加不同种原料之间的加料间隔时间数据。在加料过程中，当加水操作结束后，需要按照上述加料间隔时间(数据)待混合器402稳定后，继续加添加剂操作。进一步，在加添加剂操作结束后，按照加料间隔时间(数据)待混合器402稳定后，继续加水泥操作。其中，在具体实施过程中，通过主控模块100为注浆台车设置加料间隔时间(数据)。其中，储料模块200中的储料控制器201与主控模块100连接，用于接收设置好的/更新好的加料间隔时间(数据)，使得储料模块200按照已设置/已更新的加料间隔时间(数据)进行加料作业。

具体地，在一个实施例中，储料控制器201先向送料控制器301发送加水启动指令，此时，送料控制器301控制输水阀208打开并使得水原料通过输水管道302添加至混合器402，储料控制器201利用上述方式实时计算加水重量，在当前加水重量与该控制器201获取到的针对水原料的制浆重量数据一致时，储料控制器201向送料控制器301发送加水停止指令，这时，送料控制器301控制输水阀208关闭并使得水原料无法通过输水管道302添加至混合器402内，以结束加水操作。在加水操作结束，并在加料间隔时间(数据)后，储料控制器201继续向送料控制器301发送加添加剂启动指令，此时，送料控制器301控制添加剂泵204启动并使得添加剂原料通过添加剂输送管道304添加至混合器402，储料控制器201利用上述方式实时计算已添加的添加剂重量，在当前已添加的添加剂重量与该控制器201获取到的针对添加剂原料的制浆重量数据一致时，储料控制器201向送料控制器301发送加添加剂停止指令，这时，送料控制器301控制添加剂泵204停止运转并使得添加剂原料无法通过添加剂输送管道304添加至混合器402内，以结束加添加剂操作。最后，在加添加剂操作结束，并在加料间隔时间(数据)后，储料控制器201继续向送料控制器301发送加水泥启动指令，此时，送料控制器301控制螺旋机启动并使得水泥原料通过水泥输送管道303添加至混合器402，储料控制器201利用上述方式实时计算已添加的水泥重量，在当前已添加的水泥重量与该控制器201获取到的针对水泥原料的制浆重量数据一致时，储料控制器201向送料控制器301发送加水泥停止指令，这时，送料控制器301控制螺旋机停止运转并使得水泥原料无法通过水泥输送管道303添加至混合器402内，以结束加水泥操作。这样，便实现了通过与储料模块200连接的送料模块300将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块400中的混合器内的操作，从而完成了整个的加料操作。

接着，对制浆模块400进行说明。再次参考图1，制浆模块400至少包括：制浆控制器401、混合器402、混合器泵403、制浆阀404、排料阀405和第三重量传感器406。具体地，制浆控制器401与上述储料控制器201电连接，接收从储料控制器201发送的制浆操作启动信号，在识别出上述制浆操作启动信号有效时，驱动混合器泵403运转、且开启制浆阀404、且关闭排料阀405，从而通过混合器402开始实施制浆施工作业。第三重量传感器406与制浆控制器401连接，安装于混合器402外部，用于测量混合器402的重量，进一步，制浆控制器401实时接收第三重量传感器406采集到的针对混合器402的重量信号，用以计算出混合器402的重量。

需要说明的是，在制浆过程启动后，制浆控制器401不仅要驱动制浆阀404开启，同时还需要将有效的送浆阀关闭指令发送至送浆模块500中的送浆控制器501，以通过送浆控制器501驱动送浆模块500中的送浆阀502关闭。这样，便防止混合器402中未成形的注浆液进入储浆模块600中。

进一步的，制浆模块400中的制浆控制器401获取实时采集到的制浆施工作业持续时间和混合器重量(利用第三重量混合器406)，根据制浆施工作业持续时间数据和混合器重量，判断是否需要实施加料作业，控制制浆模块400中的混合器402进行制浆施工作业。

具体地，在一个实施例中，制浆控制器401接收并检测上述制浆操作启动信号的有效性，实时记录上述制浆施工作业持续时间，并与预设的制浆标准时间对比，在上述制浆施工作业持续时间大于或等于预设的制浆标准时间的情况下，驱动混合器泵403低速或停止运转，生成有效的制浆完成标志信号，从而完成制浆施工作业。具体地，在一个实施例中，制浆控制器401实时记录上述混合器重量，并与预设的混合器空仓重量对比，在上述混合器重量小于或等于预设的混合器空仓重量、且保持一段时间的情况下，制浆控制器401判断混合器处于空仓状态，此时，需要加料才可进行制浆施工作业，并向送料控制器301发送加料指令，以驱动上述送料控制器301按照上述方式实施加料(过程)作业。

进一步，在具体实施过程中，通过主控模块100为注浆台车设置制浆标准时间和混合器空仓重量。其中，制浆模块400用于接收设置好的/更新好的制浆标准时间和混合器空仓重量，并发送至与主控模块100连接的制浆控制器401中，使得制浆模块400按照已设置/已更新的制浆标准时间和混合器空仓重量进行制浆施工作业。

进一步的，在一个实施例中，送浆模块500至少包括送浆控制器501、送浆阀502和送浆管道503。其中，送浆管道503分别与上述混合器402和下述储料罐602连接。送浆阀502内置于送浆管道503中，用于控制送浆管道503的通断。送浆控制器501分别与下述储浆模块600中的储浆控制器601和上述制浆控制器401电连接，一方面从制浆控制器401中接收制浆完成标志信号，并对其进行有效性检测，另一方面从储浆控制器601内获取储料罐加料指令。具体地，送浆控制器501在检测出制浆完成标志信号有效，并获取到储料罐加料指令的情况下，驱动送浆阀502打开，使得混合器402中已制备好的注浆液通过送浆管道503流入储浆模块600内的储料罐602中。另外，送浆控制器501获取到储料罐禁止加料指令的情况下，驱动送浆阀502闭合，使得混合器402中的注浆液无法通过送浆管道503流入储浆模块600内的储料罐602中。

接下来，对储浆模块600进行说明。如图1所示，储浆模块600至少包括：储浆控制器601、储料罐602、搅拌器603、以及用于检测储料罐602内注浆液液位的第一/第二/第三料位计604～606。其中，储料罐602分别与上述送浆管道503和下述注浆管道703连接。搅拌器603内置于储料罐602内，低速搅拌，用于防止存储在储料罐602内的注浆液在储存时凝固。第一/第二/第三料位计604～606分别安装于储料罐602内第一/第二/第三液位处(其中，第一液位、第二液位、第三液位自储料罐602内的底部向上依次排列)，在注浆液到达相应位置时生成对应液位的第一/第二/第三料位计信号。优选地，在一个实施例中，第一液位为储料罐602的1/4液位处，第二液位为储料罐602的1/2液位处，第三液位为储料罐602的满液位处，本发明对第一/第二/第三液位的实际位置不作具体限定，本领域技术人员可根据实际应用情况进行调整和设定。

进一步的，储浆控制器601分别与上述送浆控制器501、以及下述注浆控制器701连接，用于对储料模块600中的储料罐602进行料位检测(也就是检测每个料位计所生成的料位计信号)，并根据检测结果，生成相应的料位计响应指令。其中，料位计响应指令选自注浆停止指令、储料罐加料指令、储料罐禁止加料指令和储料罐满料报警指令中的一种或几种。

另外，储浆控制器601存储有液位维持时间阈值，用于评估液位等级状态的维持时间。进一步，在具体实施过程中，通过主控模块100设置液位维持时间阈值，储浆模块600接收设置好的液位维持时间阈值数据，并将新的液位维持时间阈值数据发送至与主控模块100连接的储浆控制器601中，使得储浆模块600按照更新后的液位维持时间阈值进行料位检测。

需要说明的是，在第一/第二/第三料位计信号均无效时，表明储料罐602内的注浆液液位未达到第一液位处；在第一料位计信号有效、并且第二料位计信号和第三料位计信号无效时，表明储料罐602内的注浆液液位达到或超过第一液位且低于第二液位处；在第一料位计信号和第二料位计信号均有效、并且第三料位计信号无效时，表明储料罐602内的注浆液液位达到或超过第二液位且低于第三液位处；在第一料位计信号、第二料位计信号和第三料位计信号全部有效时，表明储料罐602内的注浆液液位达到第三液位处。

进一步的，当上述储浆控制器601进行料位检测时，在一个实施例中，若储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位未达到第一液位处，并且维持未达到第一液位状态的时间满足上述液位维持时间阈值时，则生成注浆停止指令和储料罐加料指令。更具体地说，在这种情况下，储浆控制器601一方面向注浆模块700中的注浆控制器701发送注浆停止指令，另一方面向送浆控制器501发送储料罐加料指令。

进一步的，当上述储浆控制器601进行料位检测时，在一个实施例中，若储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位达到或超过第一液位且低于第二液位处，并且维持达到或超过第一液位且低于第二液位状态的时间满足上述液位维持时间阈值时，则生成储料罐加料指令。更具体地说，在一个实施例中，在这种情况下，储浆控制器601向送浆控制器501发送储料罐加料指令。进一步，在另一个实施例中，储浆控制器601向送浆控制器501和主控模块100发送储料罐加料指令。

进一步的，当上述储浆控制器601进行料位检测时，在一个实施例中，若储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位达到第三液位处，并且维持达到第三液位状态的时间满足上述液位维持时间阈值时，则生成储料罐禁止加料指令和储料罐满料报警指令。更具体地说，在这种情况下，储浆控制器601向送浆控制器501发送储料罐禁止加料指令。另外，与储浆控制器601连接的满料指示装置(未图示)响应上述储浆控制器601生成的储料罐满料报警指令，为操作人员提供警示提醒作用。

进一步的，如图1所示，注浆模块700至少包括：注浆控制器701、注浆泵702、注浆管道703、注浆阀704和反馈信息检测单元705。其中，注浆阀704内置于注浆管道703内，用于在注浆施工作业时，控制注浆管道703的通断。注浆管道703一端与上述储料罐602连接，另一端通入待注浆孔内，用于向待注浆孔内输送注浆液。具体地，注浆控制器701与上述储浆控制器601、注浆泵702和注浆阀704连接，用于在获得注浆启动指令时，驱动注浆泵702开始转动并打开注浆阀704，使得储料罐602内的注浆液通过注浆管道703流入注浆孔中，以启动并利用储浆模块600中存储的注浆液实施注浆施工作业。另外，注浆控制器701在获得注浆停止指令时，驱动注浆泵702开始缓慢或停止转动并关闭注浆阀704，使得储料罐602内的注浆液无法通过注浆管道703流入注浆孔中，以结束注浆施工作业。

进一步的，当进行注浆施工作业时，主控模块100向注浆模块700发送注浆启动指令，与主控模块100连接的注浆控制器701接收注浆启动指令，使得注浆模块700开始注浆施工作业。其中，主控模块100接收并检测上述储浆控制器601发送的储料罐加料指令，在检测出储料罐加料指令的情况下，生成针对启动注浆模块700实施注浆作业的注浆启动指令，并发送至与主控模块100连接的注浆模块700内的注浆控制器701中。另外，除上述储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位未达到第一液位处，将生成注浆停止指令外，还能够通过主控模块100向注浆模块700发送注浆停止指令的方式来结束注浆施工作业。

进一步的，反馈信息检测单元705与注浆控制器701连接，用于实时采集注浆施工作业过程中的包括注浆流量值和注浆压力值在内的注浆反馈数据，并将注浆反馈数据发送至注浆控制器701中。其中，反馈信息检测单元705安装于注浆管道703内，至少包括流量计和压力计，分别用于测量注浆施工作业过程中，流过注浆管道703内的注浆液的流量和压力。

进一步的，注浆控制器701存储有预先设置完成的注浆终止条件信息，注浆控制器701用于利用从反馈信息检测单元705实时获取到的注浆反馈数据和预设的注浆终止条件信息，对当前注浆孔的注浆情况进行分析，在注浆反馈数据满足注浆终止条件信息的情况下，控制注浆泵停止工作，以结束注浆施工作业。其中，注浆终止条件信息所包含的内容是基于终止方式类别所确定的，该信息至少包括：终止压力阈值和用于保持当前注浆压力值超出终止压力阈值时所对应的保压时间阈值。具体地，在一个实施例中，第一种终止方式下的注浆终止条件信息，包括：终止压力阈值、用于保持当前注浆压力值超出终止压力阈值时所对应的保压时间阈值。在另一个实施例中，第二种终止方式下的注浆终止条件信息，包括：终止压力阈值、用于保持当前注浆压力值超出终止压力阈值时所对应的保压时间阈值、以及终止流量阈值。

具体地，注浆控制器701用于在实时获取到的注浆反馈数据全部满足预设的注浆终止条件信息内的所有条件时，判断当前注浆孔为注满状态，此时注浆控制器701生成注浆停止指令，以驱动注浆泵702开始缓慢或停止转动并关闭注浆阀704，使得储料罐602内的注浆液无法通过注浆管道703流入注浆孔中，从而结束注浆施工作业。这样，注浆模块700既可以通过设置自身的注浆终止条件信息方式，也可以通过储料模块600的液位检测结果的方式，还可以通过主控模块100直接发送指令的方式，来结束注浆施工作业。

进一步的，在一个实施例中，通过主控模块100为注浆台车设置终止方式类别、以及注浆终止条件信息内的各参数的具体数值。其中，注浆模块700用于接收设置好的注浆终止条件信息，并将新的注浆终止条件信息发送至与主控模块100连接的注浆控制器701中，使得注浆模块700按照更新后的注浆终止条件信息控制注浆施工作业的结束。

需要说明的是，本发明针对上述注浆终止条件信息所涉及的终止方式不作具体限定，本领域技术人员可以根据注浆作业的精度等影响因素进行选择和设置。

最后，对主控模块100进行说明。注浆台车内的主控模块100与凿岩台车进行数据交互，以获得凿岩台车上的凿岩机在钻孔施工作业中实时反馈的随钻数据。具体地，凿岩台车上的凿岩机在预先设定好的隧道岩石位置处进行钻进，注浆台车内的主控模块100能够获取钻进过程中凿岩机上的传感器实时反馈的随钻数据，待钻进结束后，得到待注浆孔。

进一步的，主控模块100用于在获得实时的随钻数据后，对随钻数据进行分析，根据分析结果，针对当前待注浆孔生成针对不同(制浆)原料配置的制浆配比信息。具体地，主控模块100在获得实时的随钻数据后，对随钻数据进行解析，得到当前时刻下的推进压力反馈值、推进速度反馈值、冲击压力反馈值和旋转压力反馈值等随钻数据，基于此，分析钻孔周围岩性状态。在具体的岩性分析过程中，推进压力反馈值可反映出钻孔周围是否具有岩层裂缝、空洞等缺陷；推进速度反馈值、冲击压力反馈值和旋转压力反馈值都可反映出钻孔周围岩层的软硬状况；另外，旋转压力反馈值可反映出钻孔岩层周围的碎石状况。

进一步，主控模块100用于根据上述钻孔周围岩性状态的分析结果，从预设的制浆配方库中筛选出与钻孔周围岩性状态相匹配的制浆配比信息。其中，主控模块100存储有预设的制浆配方库，所述制浆配方库包括若干组适用于不同岩性状态的制浆配比信息，主控模块100能够从上述反映出岩层缺陷、岩层硬度和岩层碎石情况的钻孔周围岩性状态的分析结果中选出适合当前待注浆孔的制浆配比信息。优选地，制浆配比信息至少包括制造1立方米注浆液所需的水、添加剂和水泥的量占注浆液总量的百分比。

而后，主控模块100用于获取注浆需求信息，根据注浆需求信息和已配置好的不同(制浆)原料的制浆配比信息，从而生成上述储料模块200中的储料控制器201所需的不同原料的制浆重量数据。优选地，注浆需求信息至少包括：混合器402单罐所需配置的针对本次注浆作业所需的注浆液总体积。在主控模块100计算出针对本次注浆作业的不同原料的制浆重量数据后，将这些数据发送至储料控制器201。另外，主控模块100在计算出针对本次注浆作业的不同原料的制浆重量数据后，得到相应的本次注浆作业中的注浆液的浓度信息，用以构成下述的注浆参数信息。

进一步的，注浆台车内的主控模块100与远程服务器进行通讯，用于将针对此次注浆施工作业的注浆参数信息发送至远程服务器中，方便对每次的注浆施工作业的注浆参数信息进行调取，有利于对注浆施工作业进行质量监控，并为后续隧道施工提供数据支撑。具体地，在每次注浆施工作业结束后，主控模块100自动将针对此次注浆作业的注浆参数信息转换成相应的注浆日志，上传至远程控制器中的平台。其中，注浆参数信息包括：主控模块100获得的随钻数据、上述待注浆孔的岩性分析结果、注浆孔号、已配置好的制浆配比信息、注浆需求信息、已配置好的制浆配比信息所对应的不同原料的制浆重量数据、本次注浆作业中的注浆液的浓度信息、制浆标准时间、混合器空仓重量、加料间隔时间(数据)、注浆终止条件信息、液位维持时间阈值等信息。

另一方面，本发明还基于上述注浆台车的结构及功能，提出了一种用于注浆台车的自动化注浆方法，该方法利用上述注浆台车实现了集加料、储料、送料、制浆、送浆、储浆、拌浆和注浆于一体的自动化注浆控制作业，其中，本方法所涉及的各个设备均具备上述注浆台车中相应设备的结构、功能和实施方式。图2为本申请实施例的用于注浆台车的自动化注浆方法的步骤图。图3为本申请实施例的用于注浆台车的自动化注浆方法的具体流程图。下面结合图2和图3，对用于注浆台车的自动化注浆方法的过程进行说明。

首先，在步骤S210(加料步骤)中，储料模块200通过主控模块100获取不同原料的制浆重量数据，通过与储料模块200连接的送料模块300将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块400中的混合器402。具体地，主控模块100需要先获取随钻数据，并对随钻数据进行分析，基于此，生成针对不同原料的制浆配比信息。进一步，主控模块100解析实时获取到的随钻数据，得到相应的推进压力反馈值、推进速度反馈值、冲击压力反馈值和旋转压力反馈值等随钻数据，基于此，按照上述注浆台车中的主控模块100所述的待注浆孔的岩性分析过程，分析出钻孔周围岩性状态。而后，根据钻孔周围岩性状态的分析结果，从预设的制浆配方库中筛选出与钻孔周围岩性状态相匹配的制浆配比信息。在生成针对当前待注浆孔的不同原料的制浆配比信息后，主控模块100获取注浆需求信息，并根据注浆需求信息和不同原料的制浆配比信息，生成不同原料的制浆重量数据。最终，将不同原料的制浆重量数据发送至储料模块200的储料控制器201中。优选地，注浆需求信息至少包括：混合器402单罐所需配置的针对本次注浆作业所需的注浆液总体积。另外，制浆配比信息至少包括制造1立方米注浆液所需的水、添加剂和水泥的量占注浆液总量的百分比。这样，根据上述注浆需求信息和针对不同原料的制浆配比信息便能够得到针对不同原料的制浆重量数据。

其中，注浆台车内的主控模块100与凿岩台车进行数据交互，以获得凿岩台车上的凿岩机在钻孔施工作业中所实时反馈的随钻数据。具体地，凿岩台车上的凿岩机在预先设定好的隧道岩石位置处进行钻进，注浆台车内的主控模块100能够获取钻进过程中凿岩机上的传感器实时反馈的随钻数据，待钻进结束后，得到待注浆孔。

然后，进入到步骤S220(制浆步骤)中，制浆模块400实施制浆施工作业，将各原料搅拌混合，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号。其中，制浆控制器401获取制浆施工作业中实时采集到的制浆施工作业持续时间数据和混合器重量，根据制浆施工作业持续时间数据和混合器重量，利用已存储的预设的制浆标准时间和预设的混合器空仓重量，控制制浆模块400中的混合器402进行制浆施工作业。具体地，在一个实施例中，制浆模块400中的制浆控制器401接收并检测上述制浆操作启动信号的有效性，实时记录制浆施工作业持续时间，并与预设的制浆标准时间对比，在制浆施工作业持续时间大于或等于预设的制浆标准时间的情况下，驱动混合器泵403低速或停止运转，生成有效的制浆完成标志信号，从而完成制浆施工作业。具体地，在另一个实施例中，制浆控制器401实时记录混合器重量，并与预设的混合器空仓重量对比，在混合器重量小于或等于预设的混合器空仓重量、且保持一段时间的情况下，制浆控制器401判断混合器处于空仓状态，此时需要加料才可进行制浆施工作业，并向送料控制器301发送加料指令，以驱动上述送料控制器301按照上述方式实施加料(过程)作业。

另外，制浆控制器401内的制浆标准时间和混合器空仓重量通过主控模块100进行设置，制浆模块400接收设置好的制浆标准时间和混合器空仓重量，并发送至与主控模块100连接的制浆控制器401中。

接着，进入到步骤S230(送浆储浆步骤)中，送浆模块500接收制浆完成标志信号，在检测出制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块600内的储料罐602。具体地，送浆控制器501在检测出制浆完成标志信号有效，并获取到储料罐加料指令的情况下，驱动送浆阀502打开，使得混合器402中已制备好的注浆液通过送浆管道503流入储浆模块600内的储料罐602中。另外，送浆控制器501获取到储料罐禁止加料指令的情况下，驱动送浆阀502闭合，使得混合器402中的注浆液无法通过送浆管道503流入储浆模块600内的储料罐602中。

其中，储料模块600中的储料控制器601按照上述所述的料位检测过程对储料模块600中的储料罐602进行料位检测，并根据检测结果，生成相应的料位计响应指令。所述料位计响应指令选自注浆停止指令、储料罐加料指令、储料罐禁止加料指令和储料罐满料报警指令中的一种或几种。另外，储料模块600中的第一/第二/第三料位计604～606分别设置在储料罐602内第一/第二/第三液位处(第一液位、第二液位、第三液位自储料罐602内的底部向上依次排列)。

进一步的，当上述储浆控制器601进行料位检测时，在一个实施例中，若储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位未达到第一液位处，并且维持未达到第一液位状态的时间满足上述液位维持时间阈值时，则生成注浆停止指令和储料罐加料指令。更具体地说，在这种情况下，储浆控制器601一方面向注浆模块700中的注浆控制器701发送注浆停止指令，另一方面向送浆控制器501发送储料罐加料指令。

进一步的，当上述储浆控制器601进行料位检测时，在一个实施例中，若储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位达到或超过第一液位且低于第二液位处，并且维持达到或超过第一液位且低于第二液位状态的时间满足上述液位维持时间阈值时，则生成储料罐加料指令。更具体地说，在一个实施例中，在这种情况下，储浆控制器601向送浆控制器501发送储料罐加料指令。进一步，在另一个实施例中，储浆控制器601向送浆控制器501和主控模块100发送储料罐加料指令。

进一步的，当上述储浆控制器601进行料位检测时，在一个实施例中，若储料控制器601检测出储料罐602内的注浆液液位达到第三液位处，并且维持达到第三液位状态的时间满足上述液位维持时间阈值时，则生成储料罐禁止加料指令和储料罐满料报警指令。更具体地说，在这种情况下，储浆控制器601向送浆控制器501发送储料罐禁止加料指令。另外，与储浆控制器601连接的满料指示装置(未图示)响应上述储浆控制器601生成的储料罐满料报警指令，为操作人员提供警示提醒作用。

最后，在步骤S240中，注浆模块700根据获取到的注浆启动指令，控制注浆模块700启动并利用储浆模块600中存储的注浆液实施注浆施工作业。具体地，注浆模块700通过其中的反馈信息检测单元705获取实时采集到的包括注浆流量值和注浆压力值在内的注浆反馈数据，并将注浆反馈数据发送至注浆模块700中的注浆控制器701中。

进一步的，注浆控制器701利用注浆反馈数据，对当前注浆孔的注浆情况进行分析，在注浆反馈数据满足预设的注浆终止条件信息的情况下，控制注浆泵停止工作，以结束注浆施工作业。具体地，在注浆控制器701实时获取到的注浆反馈数据全部满足预设的注浆终止条件信息内的所有条件时，判断当前注浆孔为注满状态，此时注浆控制器701生成注浆停止指令，以驱动注浆泵702开始缓慢或停止转动并关闭注浆阀704，使得储料罐602内的注浆液无法通过注浆管道703流入注浆孔中，从而结束当前的注浆施工作业。

这样，注浆模块700既可以通过设置自身的注浆终止条件信息方式，也可以通过储料模块600的液位检测结果的方式，还可以通过主控模块100直接发送指令的方式(未图示)，来结束注浆施工作业。

进一步的，注浆台车内的主控模块100与远程服务器进行通讯，将针对此次注浆施工作业的注浆参数信息发送至远程服务器中，方便对每次的注浆施工作业信息进行调取，有利于对注浆施工作业进行质量监控，并为后续隧道施工提供数据支撑。具体地，在整个注浆施工作业结束后，主控模块100自动将针对此次注浆作业的注浆参数信息转换成相应的注浆日志，上传至远程控制器中的平台。其中，注浆参数信息包括：主控模块100获得的随钻数据、上述待注浆孔的岩性分析结果、注浆孔号、已配置好的制浆配比信息、注浆需求信息、已配置好的制浆配比信息所对应的不同原料的制浆重量数据、本次注浆作业中的注浆液的浓度信息、制浆标准时间、混合器空仓重量、加料间隔时间(数据)、注浆终止条件信息、液位维持时间阈值等信息。

本发明涉及一种用于注浆台车的自动化注浆方法及新型的一体化注浆台车，该方法和注浆台车能够实施集加料、储料、送料、制浆、送浆、储浆、拌浆和注浆于一体自动化控制作业，用以改善制浆、注浆施工环境，提高制浆、注浆质量及工作效率，并与钻孔设备数据共享，指导注浆施工作业，及时记录注浆参数信息，监控注浆施工作业，为后续隧道施工提供数据支撑，对隧道施工具有重要意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于注浆台车的自动化注浆方法，包括：

加料步骤、储料模块获取不同原料的制浆重量数据，通过与所述储料模块连接的送料模块将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块；

制浆步骤、所述制浆模块实施制浆施工作业，将各原料搅拌混合，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号；

送浆储浆步骤、送浆模块接收所述制浆完成标志信号，在检测出所述制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块，其中，所述储浆模块在检测出内部储料罐的注浆液液位未达到第一液位处、或者达到第一液位且未达到第二液位处，以及维持相应液位状态的时间满足预设的液位维持时间阈值时，则生成所述储料罐加料指令；

注浆步骤、注浆模块根据获取到的注浆启动指令，控制所述注浆模块启动并利用所述储浆模块中存储的注浆液实施注浆施工作业，其中，主控模块在检测到所述储料罐加料指令的情况下，生成所述注浆启动指令，并发送至所述注浆模块。

2.根据权利要求1所述的自动化注浆方法，其特征在于，所述注浆步骤还包括：

所述注浆模块获取注浆施工作业中实时采集到的包括注浆流量值和注浆压力值的注浆反馈数据；

利用所述注浆反馈数据，对当前注浆孔的注浆情况进行分析，在所述注浆反馈数据满足预设的注浆终止条件信息的情况下，控制注浆泵停止工作，以结束所述注浆施工作业。

3.根据权利要求1所述的自动化注浆方法，其特征在于，在所述制浆步骤中，

所述制浆模块获取制浆施工作业中实时采集到的制浆施工作业持续时间数据和混合器重量；

根据所述制浆施工作业持续时间数据和所述混合器重量，控制所述制浆模块中的混合器进行制浆施工作业。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的自动化注浆方法，其特征在于，在所述送浆储浆步骤中，

对所述储料模块中的储料罐进行料位检测，并根据检测结果，生成相应的料位计响应指令，其中，所述料位计响应指令选自注浆停止指令、所述储料罐加料指令、储料罐禁止加料指令和储料罐满料报警指令中的一种或几种。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的自动化注浆方法，其特征在于，在所述加料步骤中，

获取随钻数据并对所述随钻数据进行分析，基于此，生成针对不同原料的制浆配比信息；

获取注浆需求信息，根据所述注浆需求信息和所述不同原料的制浆配比信息，生成所述不同原料的制浆重量数据。

6.根据权利要求5所述的自动化注浆方法，其特征在于，所述注浆台车内的主控模块与凿岩台车进行数据交互，以获得所述凿岩台车上的凿岩机在钻孔施工作业中实时反馈的所述随钻数据。

7.根据权利要求5所述的自动化注浆方法，其特征在于，在获取随钻数据并对所述随钻数据进行分析，基于此，生成针对不同原料的制浆配比信息步骤中，进一步包括：

解析所述随钻数据，得到相应的推进压力反馈值、推进速度反馈值、冲击压力反馈值和旋转压力反馈值，基于此，分析钻孔周围岩性状态；

根据所述钻孔周围岩性状态的分析结果，从预设的制浆配方库中筛选出与所述钻孔周围岩性状态相匹配的所述不同原料的制浆配比信息。

8.根据权利要求2所述的自动化注浆方法，其特征在于，所述注浆终止条件信息包括：终止压力阈值和用于保持当前注浆压力值超出所述终止压力阈值时所对应的保压时间阈值。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的自动化注浆方法，其特征在于，所述自动化注浆方法还包括：

所述注浆台车内的主控模块与远程服务器进行通讯，将针对此次注浆施工作业的注浆参数信息发送至所述远程服务器中。

10.一种注浆台车，其特征在于，所述注浆台车利用如权利要求1～9中任一项所述的自动化注浆方法实施集储料、送料、制浆、送浆、储浆和注浆于一体的自动化控制作业，所述注浆台车包括：

储料模块，其用于获取不同原料的制浆重量数据，通过送料模块将已存储的每种与对应的制浆重量数据匹配的原料输送至制浆模块；

与所述储料模块连接的送料模块；

所述制浆模块，其与所述送料模块连接，用于实施制浆施工作业，将各原料搅拌混合，并在完成制浆施工作业后，生成相应的制浆完成标志信号；

送浆模块，其与所述制浆模块连接，用于接收所述制浆完成标志信号，在检测出所述制浆完成标志信号有效并获取到储料罐加料指令的情况下，将制备好的注浆液输送至储浆模块；

所述储浆模块，其与所述送浆模块连接，用于存储从所述制浆模块输送的注浆液，其中，所述储浆模块用于在检测出内部储料罐的注浆液液位未达到第一液位处、或者达到第一液位且未达到第二液位处，以及维持相应液位状态的时间满足预设的液位维持时间阈值时，则生成所述储料罐加料指令；

所述注浆模块，其与所述储浆模块连接，用于根据获取到的注浆启动指令，控制所述注浆模块启动并利用所述储浆模块中存储的注浆液实施注浆施工作业；

主控模块，用于在检测到所述储料罐加料指令的情况下，生成所述注浆启动指令，并发送至所述注浆模块。

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