[发明专利]一种智能喷浆系统及其喷浆支护方法

说明书

本发明公开了一种智能喷浆系统，包括沿隧道轴向方向设置的喷浆桥，喷浆桥的周向方向设置有回转装置，回转装置的回转机构上连接有喷浆机械手，喷浆机械手上设置有喷浆嘴，喷浆桥上设置有与测控中心相连的多自由度三维扫描仪组，所述回转装置和喷浆机械手及喷浆嘴均与测控中心相连。本发明还公开了一种智能喷浆系统的喷浆支护方法，包括三维扫描、自动首次喷浆、扫描检测、判断扫描结果及自动精喷修正。本发明代替了现有技术中不可或缺的喷浆系统操作人员，既有效提高了隧道喷浆支护的效率，又充分保证了喷浆支护的质量，有效降低了岩爆、涌水等施工事故的发生率。

技术领域

本发明涉及全断面隧道掘进机喷浆技术领域，特别是指一种智能喷浆系统及其喷浆支护方法。

背景技术

传统的TBM混喷系统的操作对工人综合素质要求高、操作手培养周期长、施工现场对操作手依赖度高、TBM混喷作业区环境恶劣，喷浆系统操作人员实践操作至少三年才能熟练掌控此操作系统，而喷浆工序作业环境较恶劣，多种因素造成熟练操作手非常紧缺，喷浆支护效果受操作手水平影响较大。因此现场经验丰富熟练的操作手一直处于紧缺状态。而且混喷质量受人为因素影响较大，混喷质量不稳定。随着后期TBM掘进工法的大力推广及职业健康要求的提高，操作手稀缺的状态会越来越严重。TBM施工方及业主对智能喷浆项目有迫切需求。

现有的TBM智能喷浆系统是TBM整机中非常关键的系统，它对TBM施工顺利掘进起着至关重要的作用，是技术含量高和高附加值的产品。目前每套TBM至少配备两个操作手人工喷浆，喷浆效果受操作手水平影响较大，且熟练操作手非常紧缺，操作手水平的不稳定直接造成隧道支护质量差，极易造成岩爆、涌水等施工事故。已经成为TBM隧道施工安全的制约瓶颈，业主也有迫切的全自动喷浆需求。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种智能喷浆系统及其喷浆支护方法，解决了现有混合喷浆系统的喷浆质量严重依赖操作手的熟练程度及熟练操作手紧缺的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种智能喷浆系统，包括沿隧道轴向方向设置的喷浆桥，喷浆桥的周向方向设置有回转装置，回转装置的回转机构上连接有喷浆机械手，喷浆机械手上设置有喷浆嘴，喷浆桥上设置有与测控中心相连的多自由度三维扫描仪组，所述回转装置和喷浆机械手及喷浆嘴均与测控中心相连。

所述回转装置包括间隔设置的第一回转装置和第二回转装置，所述喷浆机械手包括第一喷浆机械手和第二喷浆机械手，第一回转装置的回转机构连接所述第一喷浆机械手，第二回转装置的回转机构连接所述第二喷浆机械手。

所述多自由度三维扫描仪组包括第一多自由度三维扫描仪和第二多自由度三维扫描仪，第一多自由度三维扫描仪设置在第一回转装置的前侧，第二多自由度三维扫描仪设置在第一回转装置和第二回转装置之间。

所述第一多自由度三维扫描仪和第二多自由度三维扫描仪均设置有两个，两个第一多自由度三维扫描仪对称设置在喷浆桥的左右两侧，两个第二多自由度三维扫描仪对称设置在喷浆桥的左右两侧。

所述喷浆桥的下方设置有滑移支座，与滑移支座相配合设置有滑移轨道。

一种智能喷浆系统的喷浆支护方法，包括以下步骤：

步骤一：三维扫描，测控中心控制第一多自由度三维扫描仪对隧道内环面轮廓进行扫描，并将扫描图像数据回传至测控中心；

步骤二：自动首次喷浆，测控中心根据所述步骤一中的扫描图像数据自动控制第一回转装置输出相匹配的回转速度、自动控制第一喷浆机械手带动喷射嘴朝向相匹配的喷射方向，进而控制第一回转装置带动第一喷浆机械手上的喷嘴对隧道内环面进行首次喷浆；

步骤三：扫描检测，测控中心控制所述步骤二完成首次喷浆后控制第二多自由度三维扫描仪对首次喷浆后的隧道内环面进行扫描，并将扫描图像数据回传至测控中心；