一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机及方法与流程

本发明属于非爆开采，具体涉及一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机及方法。

背景技术：

1、目前硬岩金属矿山开采以凿岩爆破为主，存在安全性差、生产效率低、扰动性强、精准控制要求高等问题，且爆破衍生的钻孔、装药、起爆、通风等工序严重制约开采连续化和机械化，进而影响地下金属矿山向智能化发展。由于金属矿山普遍岩体硬度大、强度高，传统机械破岩装置面临着机械切削破碎困难、刀具磨损、维修成本激增以及侵入率低等问题。微波具有加热效率高、无二次污染等优点，是一种极具发展潜力的破岩方法。微波破岩是通过微波快速加热岩石，降低岩石强度，从而提高破碎效率、降低成本。因此，引入微波辐射装置开发硬岩金属矿领域的高效破岩机械掘进机对于实现非爆连续及智能化开采具有重要意义。

2、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机及方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，包括：

4、掘进机，所述掘进机具有通过机械手臂带动的掘进模块；

5、微波发生器，所述微波发生器通过所述机械手臂带动，在所述微波发生器上具有微波照射端，以产生微波对掌子面待掘进的金属矿硬岩区域进行辐射加热；

6、图像采集模块，所述图像采集模块设置在机械手臂上，在所述图像采集模块指向微波照射端的正前方，以对待掘进的金属矿硬岩区域进行掌子面图像进行采集；

7、控制中心，所述控制中心设置在所述掘进机上，所述控制中心对应连接图像采集模块，以对掌子面图像进行处理并识别微波热致裂纹面积；

8、所述微波发生器、机械手臂、图像采集模块和掘进模块对应连接在控制中心，以根据微波热致裂纹面积对掘进机进行控制。

9、优选的，所述掘进机还包括红外测温仪，所述红外测温仪实时测试微波辐射后矿岩表面的温度变化，对不同区域的升温速率进行掌子面金属矿品位判断，以对高金属品位区域进行微波集中辐射。

10、优选的，所述掘进机还包括水冷装置，所述水冷装置的具有指向掘进模块前方的冷水管，以对待掘进区域进行降温致裂。

11、优选的，所述掘进机还包括行进履带和铲运机构，所述铲运机构位于机械手臂下方，所述铲运机构具有前方向下倾斜与巷道底面的铲运平面，所述铲运平面上设有两个拨轮。

12、优选的，所述控制中心具有决策库，所述决策库内存储的数据包括不同金属矿品位的微波热源变化规律，以此与红外测温仪的测温数据与决策库内存储的数据进行比对，从而确定掌子面的矿岩分界线。

13、优选的，所述控制中心对应连接有显示器，以显示矿岩分界线，供掘进机操作员现场分辨。

14、一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进方法，包括如下步骤：

15、步骤s1，启动微波发生器，使微波发生器的微波照射端靠近待掘进的金属矿硬岩区域；

16、步骤s2，通过对待掘进的金属矿硬岩区域进行掌子面图像采集，将掌子面图像传输至控制中心进行处理，以识别掌子面图像中的微波热致裂纹面积；

17、步骤s3，基于掌子面图像中的微波热致裂纹面积的识别结果进行掘进，掘进过程中开启铲运机构清除掘进碎石。

18、优选的，，在步骤s2中，对掌子面图像进而二值化处理将其转换为黑白图像，对黑白图像中的裂隙进行检测识别，并通过计算裂纹的面积占据掌子面图像的面积的比例，根据裂纹的面积占比控制掘进。

19、优选的，通过红外测温仪以对掌子面进行温度变化数据采集，根据温度随时间的变化关系确定各个区域的岩石成分，对不同区域的升温速率进行掌子面金属矿品位判断，以对高金属品位区域进行微波集中辐射。

20、优选的，分析每个块段在微波辐射下的温度变化规律，并与决策库内的数据进行对比匹配，以反推各块段内的矿石金属品位。

21、有益效果：采用微波照射破岩，矿岩在微波辐射下强度弱化，极大提高了机械掘进破岩的效率，采用高速摄像机拍摄矿岩图像后进行二值化处理，可准确判断矿岩微波照射后裂化程度。

22、采用红外测温仪实时探测矿岩微波照射矿岩表面温度，可准确定位优先掘进区域，采用微波辅助破岩后，矿石块度更小，可以进一步降低矿石的贫化率。

技术特征：

1.一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，所述掘进机还包括红外测温仪，所述红外测温仪实时测试微波辐射后矿岩表面的温度变化，对不同区域的升温速率进行掌子面金属矿品位判断，以对高金属品位区域进行微波集中辐射。

3.根据权利要求1所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，所述掘进机还包括水冷装置，所述水冷装置的具有指向掘进模块前方的冷水管，以对待掘进区域进行降温致裂。

4.根据权利要求1所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，所述掘进机还包括行进履带和铲运机构，所述铲运机构位于机械手臂下方，所述铲运机构具有前方向下倾斜与巷道底面的铲运平面，所述铲运平面上设有两个拨轮。

5.根据权利要求2所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，所述控制中心具有决策库，所述决策库内存储的数据包括不同金属矿品位的微波热源变化规律，以此与红外测温仪的测温数据与决策库内存储的数据进行比对，从而确定掌子面的矿岩分界线。

6.根据权利要求1所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，所述控制中心对应连接有显示器，以显示矿岩分界线，供掘进机操作员现场分辨。

7.一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进方法，其特征在于，在步骤s2中，对掌子面图像进而二值化处理将其转换为黑白图像，对黑白图像中的裂隙进行检测识别，并通过计算裂纹的面积占据掌子面图像的面积的比例，根据裂纹的面积占比控制掘进。

9.根据权利要求7所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进方法，其特征在于，通过红外测温仪以对掌子面进行温度变化数据采集，根据温度随时间的变化关系确定各个区域的岩石成分，对不同区域的升温速率进行掌子面金属矿品位判断，以对高金属品位区域进行微波集中辐射。

10.根据权利要求9所述的硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，其特征在于，分析每个块段在微波辐射下的温度变化规律，并与决策库内的数据进行对比匹配，以反推各块段内的矿石金属品位。

技术总结本发明提供一种硬岩金属矿微波照射与机械破岩一体化掘进机，掘进机具有通过机械手臂带动的掘进模块；微波发生器通过机械手臂带动，在微波发生器上具有微波照射端，以产生微波对掌子面待掘进的金属矿硬岩区域进行辐射加热；图像采集模块设置在机械手臂上，在图像采集模块指向微波照射端的正前方，以对待掘进的金属矿硬岩区域进行掌子面图像进行采集；控制中心设置在掘进机上，控制中心对应连接图像采集模块，以对掌子面图像进行处理并识别微波热致裂纹面积；采用微波照射破岩，矿岩在微波辐射下强度弱化，极大提高了机械掘进破岩的效率，采用高速摄像机拍摄矿岩图像后进行二值化处理，可准确判断矿岩微波照射后裂化程度。技术研发人员：彭俊,王林飞,许传华,代碧波,彭坤,潘堃,李鹏程,孙丽军,王小兵受保护的技术使用者：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18