露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法技术

本发明专利技术提供了一种露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法,涉及露天开采技术领域。先规划一条固定的无人驾驶矿卡行驶线路，只对卡车轮碾压部分使用原生路面骨料加入配制好的地筑路地聚合物进行高强度筑路，并保证高强度筑路部分在无人驾驶误差精度范围之内，先在矿卡固定行驶的路线上轮胎碾压部分进行高强度的冷再生工艺筑路，然后通过道路面层优化设计使车轮经常碾压部分具有平整度优良、高强度、强耐损耗特性。该方法大大减少道路维护次数，为无人矿卡平稳、高效运行提供保障，减少路面粉尘的产生，提高无人驾驶的安全性，同时可以大大降低筑路成本。该筑路方法简单，施工方便，可以大范围在矿山进行推广。可以大范围在矿山进行推广。可以大范围在矿山进行推广。

【技术实现步骤摘要】
露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法


[0001]本专利技术涉及露天开采
，具体为一种露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法。

技术介绍

[0002]无人驾驶运输对露天矿道路质量要求较高，卡车运输作为露天矿山岩石剥离物及矿产资源重要的运输方式，占据露天煤矿生产总成本的60％左右。高质量的矿山运输道路对矿山生产的经济效益至关重要，可以延长轮胎、车架等零部件的使用寿命，提高卡车的行驶速度，降低油耗，提升驾驶人员的驾驶舒适度等。然而传统露天矿山的筑路方法较为简单，即利用平路机将道路原材料和碎石集料进行平整后再利用卡车自重压实，成形后的道路属于结构简单的临时道路。矿山道路运输均为重型车辆，运输频率高，荷载大，同时车辆运输过程中易掉落泥土石块，旱季空气干燥，太阳暴晒，车辆碾压路面形成大量粉尘。雨季水分较多，当水分浸入路面路基后，由于水分饱和及润滑作用，车辆碾压后形成坑凹，导致路面积水严重。因此，由于道路质量较低，矿卡无人驾驶运输时往往会存在一些问题，如路面易损坏、道路维护成本高、机械设备磨损、粉尘污染严重等。
[0003]露天煤矿端帮道路较为固定，但为了避免无人驾驶矿卡车轮反复碾压临时道路的同一部分出现车辙，目前端帮道路无人驾驶线路并不固定，需要频繁变换车道以保证路面的相对平整，从而影响行车效率以及安全性，不能满足现代化矿山无人驾驶需求。

技术实现思路

[0004]针对上述不足，本专利技术提供一种露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法，根据无人驾驶车辆路线，对车轮碾压部分进行高强度筑路，并保证高强度筑路部分在无人驾驶误差精度范围之内，首先在车辆固定行驶的路线上轮胎碾压部分进行冷再生机铣刨路面，使卡车车轮经常碾压部分具有强耐损耗特性，在保证矿山无人驾驶运输道路面强度与平整度的基础上，大大降低筑路及道路维护成本，提高露天矿生产效率，带动矿山健康可持续发展。
[0005]为实现上述目的，提出了一种露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法，步骤如下：
[0006]S1、根据露天矿实际生产情况，在采煤台阶通往排土场的生产干线上规划出固定的无人驾驶矿卡行驶线路；
[0007]S2、只对端帮规划了无人驾驶矿卡固定行驶线路上矿卡轮胎碾压部分进行原生路面刨铣，将矿卡轮胎碾压部分路面刨铣成为松散体的原生路面骨料，刨铣宽度为无人运输矿卡轮胎宽度的最大值与无人驾驶容错值之和；
[0008]S3、将铣刨成原生路面骨料的部分路面作为作业区域，将提前配置拌匀的粉煤灰与矿渣均匀地摊铺在作业区域，利用冷再生机底部的刨铣装置将作业区域摊铺的粉煤灰、矿渣与原生路面刨铣出的原生路面骨料进行初次混合均匀搅拌；
[0009]S4利用装有氢氧化钠与水玻璃的碱激发剂溶液的水车对完成初次混合均匀搅拌的作业区域进行喷洒，碱激发剂溶液喷洒完成后使用冷再生机对喷洒了碱激发剂溶液的作业区域再次进行刨铣，使粉煤灰、矿渣、原生路面骨料和碱激发剂多次持续搅拌混合，使材料充分发生聚合反应形成筑路地聚合物(4)；
[0010]S5对形成筑路地聚合物(4)的路面以及周边路面一起进行压路机作业，重复碾压修筑的轮胎碾压路面使形成了筑路地聚合物(4)的部分与原生路面平整，完成压实工作后对施工路面进行覆膜养护，根据生产需求养护10
‑
24小时后进行拆膜，最后在无人驾驶矿卡固定行驶线路上形成与矿卡轮胎匹配的高强度修筑的路面。
[0011]进一步，所述路面为宽度L的单车道，无人驾驶矿卡(2)的轮胎宽度参数为A，矿卡后轮每侧为双车轮，每侧两轮胎间距约为B，故单侧两条轮胎碾压路面(3)的宽度为4A+2B；为了保证每种矿卡行驶路线均在高强度修筑的路面范围内且留有一定容错值，轮胎每侧误差取设计值
±
C两测轮胎共计4C，则单侧道路挖掘宽度X＝4A+2B+2C，单侧道路两条筑路路线间的距离根据矿用卡车后轮距D确定。
[0012]进一步，构建筑路地聚合物(4)时，进行原生路面刨铣后构成的道路铣刨路面(1)的深度为0.5m，规划无人驾驶矿卡行驶线路中转弯部分的转弯半径不得小于二级露天矿山道路的最小圆曲线半径，最优圆曲线半径为25m。
[0013]进一步，筑路地聚合物(4)组成包括：质量比为70％的原道路骨料、质量比为26％的聚合材料、质量比为4％的水。
[0014]进一步，构建筑路地聚合物(4)的原生路面骨料通过原生路面刨铣生成，聚合材料由矿渣、粉煤灰、氢氧化钠、水玻璃组成，水为矿上的疏干水；原道路骨料包括泥结碎石与砾石骨料，聚合材料包括：质量比为40％的矿渣、质量比为30％的粉煤灰、质量比为5％的氢氧化钠、质量比为25％的水玻璃，水玻璃使用模数为3.0的工业水玻璃，氢氧化钠使用纯度为≥98.5％。
[0015]进一步，将粉煤灰与矿渣按照设计的比例均匀地摊铺在经过刨铣的原生路面上，由冷再生机进行粉料混拌，往复混拌2遍，冷再生机行进速度保持5m/min；然后利用冷再生机刨铣装置前的喷洒装置喷洒激发剂溶液，并再次刨铣路面2～3次，使粉煤灰、矿渣、原路面骨料和激发剂溶液充分混合反应。
[0016]进一步，压路机压实路面完成后2
‑
4小时在道路表面铺盖塑料薄膜，道路养护时间为10
‑
24小时，养护完成后通车可以大大降低车辆行驶带来的道路扬尘带来的环境污染问题。
[0017]有益效果：本专利技术通过无人驾驶固定行驶路线轮胎碾压部分来划分筑路区域，并留出合适的容错值，保证高强度筑路部分在无人驾驶误差精度范围之内，对道路进行半米挖掘，用冷再生工艺对道路进行地聚合物筑路，既可保障无人驾驶对路面质量的需求，又可有效减少筑路时间，还可以减少由于频繁更换车道导致的运行效率低下和运行的风险性，同时有效降低生产成本。
[0018]1)构造两个基于地聚合物材料的筑路高强度的矿卡轨道，可以利用原生路面骨料80％以上，轨道的参数根据矿卡车轮宽度、后轮距等实际参数确定，同时考虑卡车转弯线路，将卡车转弯线路设计为转弯半径不得小于25m。
[0019]2)筑路后强度高，耐损耗(使用的材料配比经过实验室论证过)，高强度筑路轨道
深度0.5m，以确保筑路强度。
[0020]3)规划确定无人驾驶固定行驶线路(目前露天矿山无人驾驶没有固定行驶线路)。由于传统露天矿山道路质量较低，无人驾驶需频繁更换驾驶线路，以确保整条道路的相对平整，不会出现很深的车辙。但频繁更换线路会使矿山道路运输的安全性和效率受到影响，故可确定出无人驾驶的固定线路，并根据固定线路进行筑路。可以提高生产效率，减少交通安全事故。
[0021]4)通过高强度筑路后还可以减少道路维护次数，减少粉尘产生，提高狂矿山环境。
附图说明
[0022]图1为本专利技术露天煤矿端帮固定线路条件下构建的无人驾驶道路侧视图；
[0023]图2为本专利技术中使用的无人驾驶矿用卡车；
[0024]图3为本专利技术中无人驾驶单侧道路的俯视图；
[0025]图4为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法，其特征在于步骤如下：S1、根据露天矿实际生产情况，在采煤台阶通往排土场的生产干线上规划出固定的无人驾驶矿卡行驶线路；S2、只对端帮规划了无人驾驶矿卡固定行驶线路上矿卡轮胎碾压部分进行原生路面刨铣，将矿卡轮胎碾压部分路面刨铣成为松散体的原生路面骨料，刨铣宽度为无人运输矿卡轮胎宽度的最大值与无人驾驶容错值之和；S3、将铣刨成原生路面骨料的部分路面作为作业区域，将提前配置拌匀的粉煤灰与矿渣均匀地摊铺在作业区域，利用冷再生机底部的刨铣装置将作业区域摊铺的粉煤灰、矿渣与原生路面刨铣出的原生路面骨料进行初次混合均匀搅拌；S4利用装有氢氧化钠与水玻璃的碱激发剂溶液的水车对完成初次混合均匀搅拌的作业区域进行喷洒，碱激发剂溶液喷洒完成后使用冷再生机对喷洒了碱激发剂溶液的作业区域再次进行刨铣，使粉煤灰、矿渣、原生路面骨料和碱激发剂多次持续搅拌混合使材料充分发生聚合反应形成筑路地聚合物(4)；S5对形成筑路地聚合物(4)的路面以及周边路面一起进行压路机作业，重复碾压修筑的轮胎碾压路面使形成了筑路地聚合物(4)的部分与原生路面平整，完成压实工作后对施工路面进行覆膜养护，根据生产需求养护10
‑
24小时后进行拆膜，最后在无人驾驶矿卡固定行驶线路上形成与矿卡轮胎匹配的高强度修筑的路面。2.根据权利要求1所述一种露天煤矿端帮固定线路条件下的无人驾驶道路构建方法，其特征在于：所述路面为宽度L的单车道，无人驾驶矿卡(2)的轮胎宽度参数为A，矿卡后轮每侧为双车轮，每侧两轮胎间距约为B，故单侧两条轮胎碾压路面(3)的宽度为4A+2B；为了保证每种矿卡行驶路线均在高强度修筑的路面范围内且留有一定容错值，轮胎每侧误差取设计值
±
C两测轮胎共计4C，则单侧道路挖掘宽度X＝4A+2B+2C，单侧道路两条筑路路线...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，敖忠晨，吴越晋一，王志明，胡鹏飞，田涯，梁帮修，陆翔，栾博钰，杨雨清，杨玉坤，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：