CN115097773A - 一种智能化建井控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化建井控制系统与方法，涉及智能建井领域。该智能化建井控制系统包括智能控制系统，所述智能控制系统包括斜井掘进控制系统、综合保障系统和竖井钻进控制系统，所述斜井掘进控制系统连接有综合保障系统，所述综合保障系统连接有竖井钻进控制系统，所述斜井掘进控制系统包括巷道防治水系统、皮带机智能控制系统、智能通风系统、支护自动控制系统和斜井掘进机控制系统，所述巷道防治水系统连接有斜井掘进机控制系统。利用敞开式全断面掘进机掘进智能控制体系完成斜井掘进智能控制，实现智能化斜井掘进、协同控制；通过竖井钻进控制系统可以完成对竖井掘进时的智能控制，实现智能化竖井掘进。

Description

一种智能化建井控制系统与方法

技术领域

本发明涉及智能建井领域，具体为一种智能化建井控制系统与方法。

背景技术

矿井是在地底下开采的矿山通道，有时把矿山地下开拓中的斜井、竖井、平硐等也称为矿井，矿井开拓对金属矿山或采煤矿井的生产建设的全局有重大而深远的影响，它不仅关系矿井的基建工程量，初期投资和建井速度，更重要的是将长期决定矿井的生产条件、技术经济指标，矿井开拓即从地面向地下开掘一系列井巷，通至开采区，在进行建井的过程中往往离不开建井控制系统与方法。

在使用建井控制系统与方法的过程中，目前市场上现有的建井控制系统与方法在使用时往往有一个不足之处，即是现有的建井控制系统与方法在使用时往往均仍采用半自动化与半人工的控制方式，不能够实现全面智能控制。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能化建井控制系统与方法，解决了现有的建井控制系统与方法在使用时往往均采用半自动化与半人工的控制方式，不能够实现全面智能控制的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种智能化建井控制系统，包括智能控制系统，所述智能控制系统包括斜井掘进控制系统、综合保障系统和竖井钻进控制系统，所述斜井掘进控制系统连接有综合保障系统，所述综合保障系统连接有竖井钻进控制系统。

优选的，所述斜井掘进控制系统包括巷道防治水系统、皮带机智能控制系统、智能通风系统、支护自动控制系统和斜井掘进机控制系统，所述巷道防治水系统连接有斜井掘进机控制系统。

优选的，所述斜井掘进机控制系统连接有皮带机智能控制系统，所述斜井掘进机控制系统连接有智能通风系统，所述支护自动控制系统连接有斜井掘进机控制系统。

优选的，所述综合保障系统包括智能供电系统、通信保障系统、机器人管控系统、运输系统、物资管控系统、安全监测系统和超前地质探测系统。

优选的，所述智能供电系统连接有通信保障系统，所述智能供电系统连接有机器人管控系统，所述智能供电系统连接有运输系统，所述智能供电系统连接有物资管控系统，所述智能供电系统连接有安全监测系统和超前地质探测系统。

优选的，所述竖井钻进控制系统包括壁后充填系统、精准沉降系统、井壁预制系统、泥浆循环控制系统、地面控制系统和竖井掘进机控制系统。

优选的，所述竖井掘进机控制系统连接有壁后充填系统，所述竖井掘进机控制系统连接有精准沉降系统，所述竖井掘进机控制系统连接有井壁预制系统，所述竖井掘进机控制系统连接有泥浆循环控制系统，所述竖井掘进机控制系统连接有地面控制系统。

优选的，一种智能化建井控制方法，包括以下步骤：

S1、利用斜井掘进控制系统中巷道防治水系统内部的降水系统科研监测日常降雨，通过注浆堵水系统对渗水漏水的地方进行检测与注浆堵漏，通过排水系统能够实现日常排水的调度与监控，通过地下水检测系统可以对地下水进行实时监测，预防水位抬升，通过智能通风监控系统与井巷通风系统可以在实现井巷通风的同时，对通风情况进行监测，保证通风质量，通过皮带机控制系统可以控制皮带机进行排渣工作，利用支护控制系统内部的仰拱块养护与质量监控、仰拱块预制系统和钢支架支护可以制作仰拱块与钢支架，并监测工作环境中的仰拱块与钢支架的工作状况与支撑情况，同时可以利用锚网喷支护系统和机载支护系统对工作环境进行支护，利用斜井掘进机控制系统内部的运行状态监控系统、位姿导航控制系统、后配套系统和主机系统可以对斜井掘进机进行导航与控制，进行斜井掘进；

S2、通过综合保障系统内部的智能供电系统可以对其余用电设备进行智能控制供电，利用通信保障系统中的F5G、5G和WiFi6可以为工作时的通讯与远程控制提供保障，通过关键机器人管控系统可以对各个关键机器人进行管理与控制，通过智能提升系统和智能运输系统可以实现对土渣与矿渣的智能排除，利用安全监测系统中的视化监控系统、视频监控、人员识别系统和人员定位系统可以对工作环境与人员分布进行可靠的监控，实现远程调度，保障人员安全，通过超前地质探测系统可以采用地球物理探测和地质钻探对工作环境与围岩稳定性进行监控，并据此完成地质建模；

S3、利用竖井钻进控制系统中井壁预制系统和壁后充填系统内部的井壁连接系统、井壁养护与质量监控、井壁质量监控和壁后充填系统可以实现对预制井壁的质量监控实现壁后填充，并通过悬浮下沉监控可以实时监控工作环境中的悬浮下沉情况，利用泥浆绿色处理系统和泥浆材料管控系统可以实现对泥浆的处理与循环，通过竖井掘进机控制系统中的钻机移动系统、电气系统机辅助装备、液压控制系统、钻具系统和钻机旋转和提调系统可以实现对竖井掘进机的移动控制与掘进控制，实现远程操控，达成智能化建井。

(三)有益效果

本发明提供了一种智能化建井控制系统与方法。具备以下有益效果：

本发明通过利用斜井掘进控制系统可以实现对斜井掘进时的智能控制，通过综合保障系统能够实现对保障设备的智能控制，通过利用斜井掘进控制系统与综合保障系统的配合能够组成敞开式全断面TBM智能化掘进控制体系，从而可以实现智能化斜井掘进，通过竖井钻进控制系统可以实现对竖井掘进时的智能控制，通过竖井钻进控制系统与综合保障系统的配合能够组成“一钻完井”智能钻进控制体系，从而能够实现智能化竖井掘进，两者结合从而能够实现智能化建井控制，适用于多种复杂地形，有利于实际使用。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本发明实施例提供一种智能化建井控制系统，包括智能控制系统，智能控制系统包括斜井掘进控制系统、综合保障系统和竖井钻进控制系统，斜井掘进控制系统连接有综合保障系统，综合保障系统连接有竖井钻进控制系统，通过利用斜井掘进控制系统可以实现对斜井掘进时的智能控制，通过综合保障系统能够实现对保障设备的智能控制，通过利用斜井掘进控制系统与综合保障系统的配合能够组成敞开式全断面TBM智能化掘进控制体系，从而可以实现智能化斜井掘进，通过竖井钻进控制系统可以实现对竖井掘进时的智能控制，通过竖井钻进控制系统与综合保障系统的配合能够组成“一钻完井”智能钻进控制体系，从而能够实现智能化竖井掘进，两者结合从而能够实现智能化建井控制，适用于多种复杂地形，有利于实际使用。

斜井掘进控制系统包括巷道防治水系统、皮带机控制系统、通风系统、支护控制系统和斜井掘进机控制系统，巷道防治水系统连接有斜井掘进机控制系统，巷道防治水系统包括降水系统、注浆堵水系统、排水系统和地下水监测系统，利用巷道防治水系统内部的降水系统科研监测日常降雨，通过注浆堵水系统对渗水漏水的地方进行检测与注浆堵漏，通过排水系统能够实现日常排水的调度与监控，通过地下水检测系统可以对地下水进行实时监测，预防水位抬升，通风系统包括智能通风监控系统和井巷通风系统，通过智能通风监控系统与井巷通风系统可以在实现井巷通风的同时，对通风情况进行监测，保证通风质量，通过皮带机控制系统可以控制皮带机进行排渣工作。

斜井掘进机控制系统连接有皮带机智能控制系统，斜井掘进机控制系统连接有智能通风系统，支护自动控制系统连接有斜井掘进机控制系统，支护控制系统包括仰拱块养护与质量监控、仰拱块预制系统、钢支架支护、锚网喷支护系统和机载支护系统，利用支护控制系统内部的仰拱块养护与质量监控、仰拱块预制系统和钢支架支护可以制作仰拱块与钢支架，并监测工作环境中的仰拱块与钢支架的工作状况与支撑情况，同时可以利用锚网喷支护系统和机载支护系统对工作环境进行支护，斜井掘进机控制系统包括运行状态监控系统、位姿导航控制系统、后配套系统和主机系统，运行状态监控系统包括多组传感器、无线发送模块、无线接收模块和磨损监测界面，利用斜井掘进机控制系统内部的运行状态监控系统、位姿导航控制系统、后配套系统和主机系统可以对斜井掘进机进行导航与控制，进行斜井掘进，掘进机远程操控中心的操作人员可通过实时查看掘进画面和视频监控画面综合判断操作远程操作台上各动作按钮，控制全断面掘进机完成相应的动作，完成对全断面掘进机的远程操控。

综合保障系统包括智能供电系统、通信保障系统、机器人管控系统、运输系统、物资管控系统、安全监测系统和超前地质探测系统，智能供电系统包括智能供电系统和智能电气设备控制系统，通过智能供电系统可以对其余用电设备进行智能控制供电，通信保障系统包括F5G、5G和WiFi6，利用通信保障系统中的F5G、5G和WiFi6可以为工作时的通讯与远程控制提供保障，机器人管控系统包括关键机器人管控系统，通过关键机器人管控系统可以对各个关键机器人进行管理与控制。

智能供电系统连接有通信保障系统，智能供电系统连接有机器人管控系统，智能供电系统连接有运输系统，智能供电系统连接有物资管控系统，智能供电系统连接有安全监测系统和超前地质探测系统，运输系统包括智能提升系统和智能运输系统，通过智能提升系统和智能运输系统可以实现对土渣与矿渣的智能排除，安全监测系统包括可视化监控系统、视频监控、人员识别系统和人员定位系统，利用安全监测系统中的视化监控系统、视频监控、人员识别系统和人员定位系统可以对工作环境与人员分布进行可靠的监控，实现远程调度，保障人员安全，超前地质探测系统包括环境检测系统、围岩稳定性监控系统、透明地质建模、地球物理探测和地质钻探，通过超前地质探测系统可以采用地球物理探测和地质钻探对工作环境与围岩稳定性进行监控，并据此完成地质建模。

竖井钻进控制系统包括壁后充填系统、精准沉降系统、井壁预制系统、泥浆循环控制系统、地面控制系统和竖井掘进机控制系统，壁后充填系统包括井壁质量监控和壁后充填系统，精准成沉降系统包括精准成沉降系统和悬浮下沉监控，井壁预制系统包括井壁预制系统、井壁连接系统和井壁养护与质量监控，利用竖井钻进控制系统中井壁预制系统和壁后充填系统内部的井壁连接系统、井壁养护与质量监控、井壁质量监控和壁后充填系统可以实现对预制井壁的质量监控实现壁后填充，并通过悬浮下沉监控可以实时监控工作环境中的悬浮下沉情况。

竖井掘进机控制系统连接有壁后充填系统，竖井掘进机控制系统连接有精准沉降系统，竖井掘进机控制系统连接有井壁预制系统，井壁预制系统用于预制井壁，方便后期安装，竖井掘进机控制系统连接有泥浆循环控制系统，竖井掘进机控制系统连接有地面控制系统，通过地面控制系统能够实现各方面多线程调度工作，泥浆循环控制系统包括泥浆绿色处理系统和泥浆材料管控系统，利用泥浆绿色处理系统和泥浆材料管控系统可以实现对泥浆的处理与循环，竖井掘进机控制系统包括钻机移动系统、电气系统机辅助装备、液压控制系统、钻具系统和钻机旋转和提调系统，通过钻机移动系统能够实现对竖井钻机的移动控制，通过液压控制系统能够实现对于钻进深度与角度的控制，通过钻具系统能够实现对于多种钻具的管理与切换，通过钻机旋转和提调系统能够实现对于钻机的转动控制与提升控制，通过竖井掘进机控制系统中的钻机移动系统、电气系统机辅助装备、液压控制系统、钻具系统和钻机旋转和提调系统可以实现对竖井掘进机的移动控制与掘进控制，实现远程操控，达成智能化建井。

一种智能化建井控制方法，包括以下步骤：

S1、利用斜井掘进控制系统中巷道防治水系统内部的降水系统科研监测日常降雨，通过注浆堵水系统对渗水漏水的地方进行检测与注浆堵漏，通过巷道防治水系统内部的排水系统能够实现日常排水的调度与监控，通过巷道防治水系统内部的地下水检测系统可以对地下水进行实时监测，预防水位抬升，通过智能通风监控系统与井巷通风系统可以在实现井巷通风的同时，对通风情况进行监测，保证通风质量，通过皮带机控制系统可以控制皮带机进行排渣工作，利用支护控制系统内部的仰拱块养护与质量监控、仰拱块预制系统和钢支架支护可以制作仰拱块与钢支架，并监测工作环境中的仰拱块与钢支架的工作状况与支撑情况，同时可以利用锚网喷支护系统和机载支护系统对工作环境进行支护，利用斜井掘进机控制系统内部的运行状态监控系统、位姿导航控制系统、后配套系统和主机系统可以对斜井掘进机进行导航与控制，进行斜井掘进；

S2、通过综合保障系统内部的智能供电系统可以对其余用电设备进行智能控制供电，利用通信保障系统中的F5G、5G和WiFi6可以为工作时的通讯与远程控制提供保障，通过关键机器人管控系统可以对各个关键机器人进行管理与控制，通过智能提升系统和智能运输系统可以实现对土渣与矿渣的智能排除，利用安全监测系统中的视化监控系统、视频监控、人员识别系统和人员定位系统可以对工作环境与人员分布进行可靠的监控，实现远程调度，保障人员安全，通过超前地质探测系统可以采用地球物理探测和地质钻探对工作环境与围岩稳定性进行监控，并据此完成地质建模；

S3、利用竖井钻进控制系统中井壁预制系统和壁后充填系统内部的井壁连接系统、井壁养护与质量监控、井壁质量监控和壁后充填系统可以实现对预制井壁的质量监控实现壁后填充，并通过悬浮下沉监控可以实时监控工作环境中的悬浮下沉情况，利用泥浆绿色处理系统和泥浆材料管控系统可以实现对泥浆的处理与循环，通过竖井掘进机控制系统中的钻机移动系统、电气系统机辅助装备、液压控制系统、钻具系统和钻机旋转和提调系统可以实现对竖井掘进机的移动控制与掘进控制，实现远程操控，达成智能化建井。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能化建井控制系统，包括智能控制系统，其特征在于：所述智能控制系统包括斜井掘进控制系统、综合保障系统和竖井钻进控制系统，所述斜井掘进控制系统连接有综合保障系统，所述综合保障系统连接有竖井钻进控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种智能化建井控制系统，其特征在于：所述斜井掘进控制系统包括巷道防治水系统、皮带机智能控制系统、智能通风系统、支护自动控制系统和斜井掘进机控制系统，所述巷道防治水系统连接有斜井掘进机控制系统。

3.根据权利要求2所述的一种智能化建井控制系统，其特征在于：所述斜井掘进机控制系统连接有皮带机智能控制系统，所述斜井掘进机控制系统连接有智能通风系统，所述斜井掘进机控制系统连接有支护自动控制系统。

4.根据权利要求1所述的一种智能化建井控制系统，其特征在于：所述综合保障系统包括智能供电系统、通信保障系统、机器人管控系统、运输系统、物资管控系统、安全监测系统和超前地质探测系统。

5.根据权利要求4所述的一种智能化建井控制系统，其特征在于：所述智能供电系统连接有通信保障系统，所述智能供电系统连接有机器人管控系统，所述智能供电系统连接有运输系统，所述智能供电系统连接有物资管控系统，所述智能供电系统连接有安全监测系统和超前地质探测系统。

6.根据权利要求1所述的一种智能化建井控制系统，其特征在于：所述竖井钻进控制系统包括壁后充填系统、精准沉降系统、井壁预制系统、泥浆循环控制系统、地面控制系统和竖井掘进机控制系统。

7.根据权利要求6所述的一种智能化建井控制系统，其特征在于：所述竖井掘进机控制系统连接有壁后充填系统，所述竖井掘进机控制系统连接有精准沉降系统，所述竖井掘进机控制系统连接有井壁预制系统，所述竖井掘进机控制系统连接有泥浆循环控制系统，所述竖井掘进机控制系统连接有地面控制系统。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种智能化建井控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、利用斜井掘进控制系统中巷道防治水系统，通过注浆堵水系统对渗水漏水的井壁进行检测与注浆堵漏，通过排水系统能够实现井筒多级智能排水的调度与监控，通过地下水检测系统可以对地下水进行实时监测，预防水位抬升，通过智能通风监控系统与井巷通风系统可以在实现井巷通风的同时，对通风情况进行监测，保证通风质量，通过皮带机控制系统可以控制皮带机进行排渣工作，利用支护控制系统内部的仰拱块养护与质量监控、仰拱块预制系统，并监测工作环境中的仰拱块与钢支架的工作状况与支撑情况，同时可以利用锚网喷支护系统和机载支护系统对井筒壁进行锚网喷支护，利用斜井掘进机控制系统内部的运行状态监控系统、位姿导航控制系统、后配套系统和主机系统可以对斜井掘进机进行智能导航与控制，辅助掘进机进行斜井智能掘进；

S2、通过综合保障系统内部的智能供电系统可以对用电设备进行智能控制供电，利用通信保障系统中的5G网络可以为智能化建井时的通讯与远程控制提供保障，通过关键机器人管控系统可以对各个关键机器人进行管理与控制，通过智能提升系统和智能运输系统可以实现对土渣与矿渣的智能运排，利用安全监测系统中的视化监控系统、视频监控、人员识别系统和人员定位系统可以对工作环境与人员分布进行可靠的监控，实现远程调度，保障人员安全，通过超前地质探测系统可以采用地球物理探测和地质钻探对工作环境与围岩稳定性进行监控，并据此完成地质建模；

S3、利用竖井钻进控制系统中井壁预制系统和壁后充填系统内部的井壁连接系统、井壁养护与质量监控、井壁质量监控和壁后充填系统可以实现对预制井壁的质量监控实现壁后填充，并通过悬浮下沉监控可以实时监控工作环境中的悬浮下沉情况，利用泥浆绿色处理系统和泥浆材料管控系统可以实现对泥浆的处理与循环，通过竖井掘进机控制系统中的钻机移动系统、电气系统机辅助装备、液压控制系统、钻具系统和钻机旋转和提调系统可以实现对竖井掘进机的移动控制与掘进控制，实现远程操控，达成智能化建井。

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