一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统，包括以下步骤：开始进行岩层掘进；调整激光工艺参数和辅助气体参数；设置机械臂的姿态和移动轨迹；激光钻机在机械臂的带动下，环切出拱形割缝；判断拱形割缝是否需要分区；需要分区将拱形割缝分区，激光钻机网状斜切割拱形割缝内各个分区的岩块，生成多棱柱岩块；若不分区激光钻机网状斜切割所述拱形割缝，生成多棱柱岩块，将多棱柱岩块运出平硐；若未完成岩层掘进重复上述步骤，否则结束岩层掘进。本发明专利技术提供的一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统，掘进轮廓清晰完整，不会产生超挖欠挖，非爆破式掘进，对周边环境破坏小、结构简单、操作简便、易于实现自动化。

【技术实现步骤摘要】
一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统
本专利技术涉及激光破岩
，尤其涉及一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统。
技术介绍
激光钻机因其高效率、低污染、易于自动化等特点成为钻井领域研究热点，但受大功率激光器发展的影响，其应用于实际平硐或隧道或隧道掘进尚需时日，因此相应的钻进工艺更是缺乏。这里提供一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统，所述方法能够充分利用激光钻机复杂轨迹成孔灵活性和快速性，能够极大程度提高掘进面岩土去除率，而且掘进轮廓清晰完整，不会产生超挖欠挖，非爆破掘进，对周边环境破坏小、结构简单、操作简便、易于实现自动化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法和系统，解决了现有技术中缺乏将激光钻机应用于全断面掘进的问题。本专利技术为解决其技术问题，提供了一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，包括以下步骤：S1、开始进行岩层掘进；S2、根据岩层情况调整激光工艺参数和辅助气体参数；S3、设置机械臂的姿态和移动轨迹，包括起始位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、开始进行岩层掘进；/nS2、根据岩层情况调整激光工艺参数和辅助气体参数；/nS3、设置机械臂的姿态和移动轨迹，包括起始位置、移动速度、沿轨迹运动的重复次数，激光照射方向；/nS4、所述激光钻机在所述机械臂的带动下，环切出拱形割缝；/nS5、判断所述拱形割缝是否需要分区，若需要分区则进行步骤S6，否则进行步骤S7；/nS6、将所述拱形割缝分区，所述激光钻机网状斜切割所述拱形割缝内各个分区的岩块，生成多棱柱岩块，将所述多棱柱岩块运出平硐或隧道，进入步骤S8；/nS7、所述激光钻机网状斜切割所述拱形割缝，生成多棱柱岩块...

【技术特征摘要】
1.一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开始进行岩层掘进；
S2、根据岩层情况调整激光工艺参数和辅助气体参数；
S3、设置机械臂的姿态和移动轨迹，包括起始位置、移动速度、沿轨迹运动的重复次数，激光照射方向；
S4、所述激光钻机在所述机械臂的带动下，环切出拱形割缝；
S5、判断所述拱形割缝是否需要分区，若需要分区则进行步骤S6，否则进行步骤S7；
S6、将所述拱形割缝分区，所述激光钻机网状斜切割所述拱形割缝内各个分区的岩块，生成多棱柱岩块，将所述多棱柱岩块运出平硐或隧道，进入步骤S8；
S7、所述激光钻机网状斜切割所述拱形割缝，生成多棱柱岩块，将所述多棱柱岩块运出平硐或隧道,进入步骤S8；
S8、若未完成岩层掘进则返回步骤S2，否则结束岩层掘进。


2.根据权利要求1所述的一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，步骤S2中所述激光工艺参数包括激光能量密度、光斑大小、照射距离、照射时间、照射次数、吹扫气体种类及流速。


3.根据权利要求2所述的一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，所述激光钻机发射高能激光在岩石上熔融气化出割缝，所述割缝的深度由所述激光能量密度、所述照射时间、所述照射距离和所述照射次数决定，所述割缝的宽度由所述光斑大小决定，每次掘进深度由割缝深度决定。


4.根据权利要求1所述的一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，步骤S3中所述机械臂的移动轨迹为直线轨迹或曲线轨迹。


5.根据权利要求1所述的一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，步骤S4中所述激光钻机包括激光器、气体辅助装置及激光头、机械臂。


6.根据权利要求5所述的一种多棱柱网状斜切割的全断面激光掘进方法，其特征在于，所述激光头安装在所述机械臂的末端，所述机械臂安装在移动小车上，所述小车上搭建升降台；所述激光头使用光纤与所述激光发生器连接，所述光纤用...

【专利技术属性】
技术研发人员：文国军，吴玲玲，王玉丹，官东林，罗耀坤，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42