一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置及方法制造方法及图纸

技术编号：41137942 阅读：4 留言：0更新日期：2024-04-30 18:09

本发明专利技术涉及种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置及方法，装置包括：LIBS分析仪，LIBS分析仪内部固定有激光器、光谱仪；LIBS分析仪外部一侧具有探头；LIBS分析仪内部还具有引导激光器发射激光至探头的多个光学元件；发射的激光轰击探头前方的粉尘颗粒，光谱仪用于收集轰击粉尘颗粒产生的等离子体光谱，进行实时分析矿物种类及含量信息、进而判断是否掘进至矿物层断面；采掘机，LIBS分析仪底部通过弹性元件连接至采掘机的机械臂上。采用本发明专利技术的装置分析过程无需单独取样、制样，大大节约人力成本；检测仪器体积较小，可直接安装在掘进机的机械臂上，无需较大的工程改造，节约建设成本。实现边掘进边测量，提高检测及时性，及时对矿物断层指导开采。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿石开采，更具体的说是涉及一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置及方法。

技术介绍

1、国内大部分矿区中主要矿物的分布是不均匀的，绝大部分采掘面断层处矿物品位都呈“跳跃式”变化，相邻区域的矿物品位可能相差数十倍，因此如何快速检测不同矿物层的边界，为及时发现矿物断层和指导开采具有重要意义。

2、现有技术中矿石开采过程中的品位分析一般是从矿体、掘进面或矿车上采集一小部分有代表性的样品用于后续的分析测试和鉴定，根据分析结果来研究确定矿产质量及开采工作，无论后续分析是现场采用便携式设备还是送到分析室，都需要先取样、制样、分析才能得到最终结果，均存在滞后现象，无法及时发现矿物断层及指导开采。

3、激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy，简称libs)是一种等离子体发射光谱分析技术，具有多元素同时测量，无需样品制备，无损检测等优点，尤其是无需复杂预处理即可对不同形态地样品进行分析，并快速获取分析结果的特点，专利技术人经过探索发现，该技术非常适合对矿石开采掘进过程中断层物质品位信息快速检测。因libs具有分析不同形态样品的特点，采掘机在掘进过程中会伴随有细小的矿石破碎并下落，由此产生大量的粉尘，而粉尘能够表征矿物品位，所以可以利用libs技术直接激发粉尘，通过等离子体光谱分析矿物种类及大致含量，便可及时发现矿物断层，并指导后续开采工作。

4、因此，如何提供一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置及方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

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技术实现思路

1、为此，本专利技术的目的在于提出一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置及方法，实现边掘进边测量，提高检测及时性，及时对矿物断层指导开采。

2、本专利技术提供了一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，包括：

3、libs分析仪，所述libs分析仪内部固定有激光器、光谱仪；所述libs分析仪外部一侧具有探头；所述libs分析仪内部还具有引导所述激光器发射激光至所述探头的多个光学元件；发射的激光轰击所述探头前方的粉尘颗粒，所述光谱仪用于收集轰击粉尘颗粒产生的等离子体光谱，进行实时分析矿物种类及含量信息、进而判断是否掘进至矿物层断面；

4、采掘机，所述libs分析仪底部通过弹性元件连接至所述采掘机的机械臂上。

5、进一步地，所述弹性元件为减震垫。

6、进一步地，所述减震垫为四个，等间距固定于机械臂和所述libs分析仪之间。

7、进一步地，所述libs分析仪内部布置有分隔空间的中间层，所述中间层内上部具有嵌合所述激光器的激光器放置空间，沿所述激光器的发射端向后依次布置多个光学元件，每一个光学元件均固定在所述中间层的固定槽内；所述光谱仪位于所述激光器下部，其通过反射镜一收集等离子体光谱。

8、进一步地，所述光学元件包括依次引导激光路径的第一镜片、反射镜二、反射镜三、二向色镜、透镜组及第二镜片。

9、进一步地，所述libs分析仪的壳体上布置有进气接口，具有压力的气体经过所述进气接口进入所述中间层和所述壳体之间预留的气体通道，使内部保持正压状态，所述激光器放置空间顶部具有气体进入孔，其远离所述第一镜片的一侧开设有气体出气孔，所述气体经所述探头的气孔排出。

10、进一步地，所述第一镜片靠近所述激光器，所述第二镜片为窗口镜片，且靠近所述探头。

11、进一步地，所述中间层为铝板，所述铝板外附着有保温层。

12、本专利技术还提供了一种如上所述的矿石开采掘进过程中断层快速检测装置的方法，将libs分析仪弹性的固定于采掘机的机械臂上，通过libs分析仪内部的激光器发射激光轰击分析仪探头处的粉尘颗粒，产生等离子体光谱，等离子体光谱耦合于光谱仪，光谱仪对其进行数据处理，通过分析等离子体光谱信息，获得粉尘中所含的元素种类及主量元素含量变化趋势信息，来实时判断是否掘进至矿物层断面。

13、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：

14、采用本专利技术的装置分析过程无需单独取样、制样，大大节约人力成本；检测仪器体积较小，可直接安装在掘进机的机械臂上，无需较大的工程改造，节约建设成本。

15、本专利技术所述的检测方法直接对粉尘进行在线检测，通过等离子体光谱分析矿物种类及大致含量，进而表征掘进面矿物的状态；可适用于多种矿石开采工艺过程中，适用范围广；通过对粉尘矿物种类的分析可及时发现掘进过程中的矿物断层，为后续的开采工作提供指导。

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【技术保护点】

1.一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述弹性元件为减震垫(300)。

3.根据权利要求2所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述减震垫(300)为四个，等间距固定于机械臂(21)和所述LIBS分析仪(100)之间。

4.根据权利要求1所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述LIBS分析仪(100)内部布置有分隔空间的中间层(12)，所述中间层(12)内上部具有嵌合所述激光器(2)的激光器放置空间(6)，沿所述激光器(2)的发射端向后依次布置多个光学元件，每一个光学元件均固定在所述中间层(12)的固定槽内；所述光谱仪(13)位于所述激光器(2)下部，其通过反射镜一(8)收集等离子体光谱。

5.根据权利要求4所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述光学元件包括依次引导激光路径的第一镜片(4)、反射镜二(5)、反射镜三(7)、二向色镜(9)、透镜组(14)及第二镜片(15)。

6.根据权利要求5所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述LIBS分析仪(100)的壳体上布置有进气接口(3)，具有压力的气体经过所述进气接口(3)进入所述中间层(12)和所述壳体之间预留的气体通道，使内部保持正压状态，所述激光器放置空间(6)顶部具有气体进入孔，其远离所述第一镜片(4)的一侧开设有气体出气孔，所述气体经所述探头(16)的气孔排出。

7.根据权利要求5所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述第一镜片(4)靠近所述激光器(2)，所述第二镜片(15)为窗口镜片，且靠近所述探头(16)。

8.根据权利要求5所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述中间层(12)为铝板，所述铝板外附着有保温层。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的矿石开采掘进过程中断层快速检测装置的方法，其特征在于，将LIBS分析仪弹性的固定于采掘机的机械臂上，通过LIBS分析仪内部的激光器发射激光轰击分析仪探头处的粉尘颗粒，产生等离子体光谱，等离子体光谱耦合于光谱仪，光谱仪对其进行数据处理，通过分析等离子体光谱信息，获得粉尘中所含的元素种类及主量元素含量变化趋势信息，来实时判断是否掘进至矿物层断面。

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【技术特征摘要】

1.一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述弹性元件为减震垫(300)。

3.根据权利要求2所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述减震垫(300)为四个，等间距固定于机械臂(21)和所述libs分析仪(100)之间。

4.根据权利要求1所述的一种矿石开采掘进过程中断层快速检测装置，其特征在于，所述libs分析仪(100)内部布置有分隔空间的中间层(12)，所述中间层(12)内上部具有嵌合所述激光器(2)的激光器放置空间(6)，沿所述激光器(2)的发射端向后依次布置多个光学元件，每一个光学元件均固定在所述中间层(12)的固定槽内；所述光谱仪(13)位于所述激光器(2)下部，其通过反射镜一(8)收集等离子体光谱。

6.根据权利要求5所述的一种矿石开采掘进...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹏程，房胜楠，赵振，杨斐，史烨弘，孙家亮，李华昌，陈朝辉，肖姗，王选，徐碧聪，
申请(专利权)人：北矿检测技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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