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专利号: 2020108104343
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,应用于一种激光钻机设备上,其特征在于:所述激光钻机设备包括:激光器、激光头运动控制装置、激光钻头、气体循环系统及辅助装置;

所述一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,包括以下步骤:S101:根据岩层情况调整激光器工艺参数和气体工艺参数;

S102:根据待扩大的割缝宽度和岩石特性,设定激光钻头摆动的幅度和频率;

S103:所述激光钻头沿着待扩大的割缝轨迹运动,激光钻头在摆动时熔融气化岩层形成凹槽,同时激光钻头以待扩大的割缝轨迹为中心线进行摆动,使来回摆动所产生的凹槽重叠或者接触,达到扩宽割缝的目的;其中,激光钻头以方波的形式自摆动为“自转”,激光钻头沿待扩大的割缝轨迹运动为“公转”;

S104:重复步骤S101-S103,直至完成割缝扩大。

2.如权利要求1所述的一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,其特征在于:每执行一次S101-S103,完成一定的钻孔进尺,直到达到割缝的钻进深度要求,即不再重复。

3.如权利要求1所述的一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,其特征在于:所述激光头运动装置为多自由度机械臂或多坐标轴滑台执行件;

所述激光器,通过光纤与激光钻头连接,激光器产生激光束,通过光纤传送至激光头运动装置上的激光钻头;

所述激光钻头安装在机械臂或者滑台执行件末端,工作面范围自由覆盖,从而在空间任意运动;通过控制柜或控制面板控制机械臂或者滑台执行件,进而控制所述激光头运动装置的运动;

所述机械臂或者滑台执行件安装在一个可调节高度的移动底座上;

所述气体循环装置,起清孔作用,通过气路管道输送高压循环气体到激光钻头钻出的孔内,并将钻孔的产物排出孔外,以去除钻孔过程中的杂质或者散热;

所述辅助装置包括安全防护措施。

4.如权利要求1所述的一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,其特征在于:步骤S101中,所述激光器工艺参数具体包括:激光功率、激光光斑大小、离焦量、照射时间、调制频率;

所述气体工艺参数具体包括:高压循环气体的气体种类和气体压力、流速、气体循环装置吹出的气体与激光束同轴或旁轴、射流方向、环绕方式。

5.如权利要求1所述的一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,其特征在于:激光钻头的自摆动幅度和频率需根据待扩大的割缝宽度和岩石特性合理设定,确保待扩大的割缝宽度内的岩石均被激光熔融烧蚀。

6.如权利要求2所述的一种用于激光切割岩土扩大割缝宽度的方波式切割工艺方法,其特征在于:激光头运动控制装置自带控制系统;步骤S103中,激光头运动控制装置自带的控制系统控制所述激光钻头按照待扩大的割缝的轨迹运动,以扩宽割缝。