(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210654900.2 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 申请人 江西蓝翔重 工有限公司 (72)发明人 岳中文　李杨　岳小磊　李为　 戴诗清　王煦　李凯　唐福新　 胡少银　杨正华　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 李宁 (51)Int.Cl. G01N 19/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种岩巷岩性智能识别系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种岩巷岩性智能识别系统 及方法， 涉及矿山开采技术领域， 包括试件台、 数 据采集系统、 数据处理系统、 动力控制系统和钻 进系统； 试件台用于夹持固定岩石试件， 试件台 与钻进系统设置于同一水平面上， 中轴线保持水 平； 数据采集系统用于采集钻进系统对岩石试件 钻进过程中的旋转压力、 冲击压力和推进力信 号； 数据处理系统与数据采集系统电连接， 用于 接收、 处理数据采集系统的传感器信号； 动力控 制系统为整个试验系统提供工作动力； 本发明在 矿山巷道掘进、 打孔作业领域实现了岩性识别、 自动控制、 爆破参数优化等智 能化试验， 大大减 少了工作量， 改善劳动环境， 提高了安全系数和 作业效率， 具有重要的实际工程与科研意 义。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115046918 A 2022.09.13 CN 115046918 A 1.一种岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 包括试件台、 数据采集系统、 数据处理系 统、 动力控制系统和钻进系统； 所述试件台用于夹持固定岩石试件， 所述试件台与所述钻进系统设置于同一水平面 上， 中轴线保持水平； 所述数据采集系统用于采集所述钻进系统对所述岩石试件钻进过程中的旋转压力、 冲 击压力和推进力信号； 所述数据处理系统与所述数据采集系统电连接， 用于接收、 处理所述 数据采集系统的传感器信号； 所述动力控制系统为整个试验系统提供工作动力。 2.根据权利要求1所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述试件台包括岩石试 件、 围压加载装置、 支架、 后支撑杆和第一底 座， 所述支架设置于所述第一底 座的顶部， 所述 岩石试件设置于所述支架内， 所述围压加载装置通过所述支架固定于所述岩石试件的周 围， 所述后支撑杆穿过所述支架的尾端支撑于所述岩石试件的尾端， 用于提供稳定支撑作 用。 3.根据权利要求2所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述围压加载装置包块 分别位于所述岩石试件顶部和两侧的三块压板， 三块所述压板通过螺杆与对应的所述支架 螺纹连接， 所述螺杆 的末端设置有把手； 所述后支撑杆的首端设置有支撑所述岩石试件的 支撑板， 所述后支撑杆与所述支 架螺纹连接， 所述后支撑架的尾端也设置有把手。 4.根据权利要求1所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述数据采集系统包括 转速传感器、 拉绳位移传感器、 第一压力 传感器、 第二压力 传感器、 第三压力 传感器、 第四压 力传感器、 第五压力传感器和第六压力传感器； 所述转速传感器用于采集所述钻进系统的凿岩机的钻进过程中的转速信号； 所述拉绳位移传感器设置于所述钻进系统的滑轨的后方， 所述拉绳位移传感器通过拉 绳与所述凿岩机连接， 钻进过程中所述拉绳跟随所述凿岩机前进与后退， 实时监测 运动位 移； 所述第一压力传感器通过液压进油管二连接于所述凿岩机的旋转进油口与所述动力 控制系统的多路控制阀的旋转控制阀A口间， 监测所述凿岩机的旋转进油压； 所述第二压力 传感器通过液压回油管二连接于所述凿岩机的旋转回油口与所述多路控制阀的旋转控制 阀B口间， 监测凿岩机的旋转回油压； 所述第三压力传感器通过液压进油管三连接于所述凿 岩机的冲击进油口与所述多路控制阀的冲击控制阀A口间， 监测所述凿岩机的冲击进油压； 所述第四压力传感器通过液压回油管三连接于所述凿岩机的冲击回油口与所述多路控制 阀的冲击控制阀B口间， 监测所述凿岩机的冲击回油压； 所述第五压力传感器通过液压进油 管一连接于所述钻进系统的推进油缸 的进油口与所述多路控制阀的推进控制阀A口间， 监 测所述推进油缸的推进油压， 所述第六压力传感器通过液压回油管一连接于所述推进油缸 的回油口与所述多路控制阀的推进控制阀B口间， 监测推进油缸后退油压 。 5.根据权利要求1所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述数据处理系统包括 相互之间通过信号线连接的显示仪表、 数据处理中心、 数据采集卡、 信号转换器和电源变压 器， 所述数据处理系统通过信号线与数据采集系统中的各项传感器连接， 用于接收、 处理传 感器信号； 所述电源变压器用于转换数据处理系统 的工作电压， 使系统在不同工作电压环境下皆权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115046918 A 2具备适应性， 所述信号转换器用于将数据采集系统采集到的模拟量信号转换为数字量信 号， 将信号可视化； 所述数据处理中心还包括数据采集模块、 数据处理模块和反馈控制模 块， 用于实时记录、 处理数据采集系统传递回的数据， 并通过反馈控制模块中智能算法实时 反馈调控整机体的工作状态。 6.根据权利要求1所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述动力控制系统包括 电动机、 水泵、 油箱、 电磁阀、 控制启动器、 推进控制手柄、 冲击控制手柄、 旋转控制手柄、 多 路控制阀、 液压显示表和主动力泵， 所述电动机与所述主动力泵刚性连接， 所述主动力泵通 过液压油管与所述电磁阀、 所述油箱及所述多路控制阀循环连接， 为整个系统提供动力， 所 述控制启动器通过电源线与所述电动机连接， 用于控制所述电动机的工作状态， 所述液压 显示表通过信号线与所述多路控制阀连接， 用于监测所述动力控制系统的油压状态， 提供 报警功能； 所述推进控制手柄、 冲击控制手柄、 旋转控制手柄与所述多路控制阀连接， 通过控制所 述旋转控制手柄的开关程度， 给予所述钻进系统的凿岩机不同的液压油流量， 从而控制不 同的初始旋转速度； 通过控制所述推进控制手柄的开关程度， 给予所述钻进系统的推进油 缸不同的液压油流量， 从而控制不同的初始推进力； 通过控制所述冲击控制手柄的开关程 度， 给予所述凿岩机不同的液压油流 量， 从而控制不同的冲击频率； 所述水泵通过水管与所述凿岩机连接， 钻进过程中为钻头提供冲洗液， 通过不同旋转 速度提供不同的冲洗液压力。 7.根据权利要求1所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述钻进系统包括钻 头、 限位板、 钻杆、 扶钎器、 滑轨、 推进油缸、 凿岩机、 铰接轴和第二底座， 所述钻头与所述钻 杆通过螺纹连接， 所述转速传感器为光感 式传感器， 传感钻杆但不与所述钻杆接触， 所述凿 岩机和所述转速传感器滑动连接于所述滑轨的上方， 所述凿岩机具有旋转和冲击两种功 能， 所述推进油缸设置于所述滑轨内侧， 通过所述推进油缸 的伸缩控制所述凿岩机沿着所 述滑轨前进或后退， 所述限位板 设置于所述滑轨的首端， 为平台提供稳定支撑作用， 所述滑 轨通过铰接轴连接 于所述第二底座的顶部 。 8.根据权利要求7所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述扶钎器设置为轴 承 连接形式， 扶钎器内部镶嵌 固定六角轴承， 内径尺寸与所述钻杆外径尺寸相同， 形状完全贴 合， 用于减弱钻进过程中所述钻杆的挠曲程度， 起到稳定钻杆的作用。 9.根据权利要求7所述的岩巷岩性智能识别系统， 其特征在于： 所述铰接轴内部设置有 能够控制所述滑轨升降的液压油缸， 通过所述铰接轴控制所述滑轨的横向旋转和纵向偏 移， 通过控制所述铰接轴的不同角度， 控制钻进系统的不同钻进方向， 以满足实际工程需 要。 10.一种应用于权利要求1 ‑9任一项所述岩巷岩性智能识别系统的岩巷岩性智能识别 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)、 首先将岩石试件放置在试件台上， 通过旋紧X方向和Z方向围压加载装置， 对岩石试 件施加围压， 将后支撑杆固定 于所述岩石试件后方， 用于提供钻进过程中的支撑力； 2)、 启动控制启动 器， 调整电动机带动主动力泵开始工作， 保证动力控制系统整体油压 运行状态稳定； 3)、 将限位板位置调整至与所述岩石试件紧密接触， 将钻头调整于所述岩石试件接近权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115046918 A 3