一种露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法

本技术涉及露天矿钻孔设备智能调控，更具体地说，本技术涉及一种露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法。

背景技术：

1、露天矿钻孔机在钻孔过程中，钻头破碎岩体产生的岩渣通常需要借助供风系统和排渣器及时输送、排出孔口。

2、然而，随着钻孔深度的不断增加，岩渣从钻头端输送至孔口的路径延长，输送时间增大，供风参数与钻进速度之间的匹配关系直接影响孔内岩渣的输送状态。当钻进速度过快或供风量不足时，岩渣在孔内环空中积聚，导致钻头重复切削已产生的岩渣，加速钻头磨损并降低钻进效率；当孔口排渣器的移除能力不足以匹配孔口出渣量时，渣堆高度不断攀升，不仅容易导致岩渣回落至孔内造成孔深不足，还影响后续钻孔作业的正常进行。现有钻孔排渣控制方式多为基于恒定供风量的开环控制或依赖人工经验的被动干预；操作人员通常仅凭经验判断是否需要调整钻进速度或供风参数，缺乏对孔内岩渣输送状态和孔口排渣移除状态的有效感知手段，难以及时发现孔内积渣或孔口堆积的早期征兆；部分钻机虽配备有简单的负载监测功能，但仅限于检测钻头卡钻等极端工况，无法对岩渣输送与排渣移除的协同状态进行精细化判别，导致调控滞后、干预过度或干预不足的问题普遍存在，制约了钻孔效率和设备使用寿命的提升。因此，如何提高钻孔排渣异常识别与调控的准确性，保障露天矿钻孔机实现连续排渣作业成为了业界面临的难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法，可以提高钻孔排渣异常识别与调控的准确性，保障露天矿钻孔机实现连续排渣作业。

2、第一方面，本技术提供一种露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法，包括如下步骤：

3、采集露天矿钻孔机的钻进作业参数，根据所述钻进作业参数确定钻头端的预测产渣量以及岩渣由钻头端输送至孔口的预测输送时延；

4、依据所述预测输送时延确定与所述预测产渣量相对应的孔口观测窗口，并在所述孔口观测窗口内进行运行感知，获取排渣状态参数，进而对所述预测产渣量和所述排渣状态参数进行关联重构，得到排渣状态偏差；

5、基于所述排渣状态偏差及排渣器驱动状态之间的协同变化关系进行异常归因判别，以识别当前钻孔作业的排渣异常工况；

6、根据所述排渣异常工况对排渣调控变量进行调节，并在完成调节后恢复露天矿钻孔机的正常钻孔排渣过程。

7、在一些实施例中，采集露天矿钻孔机的钻进作业参数具体包括：

8、通过设置于露天矿钻孔机上的钻杆位移检测部件、推进驱动检测部件和钻头规格输入部件，分别获取当前钻孔深度、钻进推进速度和钻头直径；

9、通过露天矿钻孔机的液压回路获取推进压力，并通过供风系统获取孔底排渣气流的供风压力；

10、将所述当前钻孔深度、所述钻进推进速度、所述钻头直径、所述推进压力以及所述供风压力进行时间同步，形成与当前钻孔作业区间对应的钻进作业参数。

11、在一些实施例中，根据所述钻进作业参数确定钻头端的预测产渣量以及岩渣由钻头端输送至孔口的预测输送时延具体包括：

12、根据所述钻进作业参数的钻头直径和钻进推进速度确定钻头在单位时间内形成的理论破碎体积；

13、依据所述钻进作业参数的推进压力对所述理论破碎体积进行岩性修正，得到钻头端的预测产渣量；

14、根据所述钻进作业参数的当前钻孔深度和供风压力，确定岩渣在孔内的等效输送速度；

15、基于所述当前钻孔深度与所述等效输送速度确定岩渣由钻头端输送至孔口的基础输送时延；

16、根据钻孔作业区间内的孔口出渣到达时间对所述基础输送时延进行动态修正，得到预测输送时延。

17、在一些实施例中，依据所述预测输送时延确定与所述预测产渣量相对应的孔口观测窗口具体包括：

18、以钻头端产生所述预测产渣量的时刻为起始参考时刻，将所述预测输送时延对应的到达时刻确定为孔口观测窗口的基准时刻；

19、以所述基准时刻为中心，结合岩渣输送过程中的到达时间偏移，向所述基准时刻的前后分别设置观测缓冲区间，形成孔口观测窗口。

20、在一些实施例中，在所述孔口观测窗口内进行运行感知，获取排渣状态参数具体包括：

21、在所述孔口观测窗口内，通过设置在钻孔机工作平台下方且围绕钻杆布置的排渣器对孔口岩渣进行排送，进而通过孔口出渣检测部件获取孔口出渣表征量；

22、采集液压装置的液压压力、液压油缸的动作速度以及排渣器的限位状态并进行动作链路重构，得到排渣运行表征量；

23、将所述孔口出渣表征量和所述排渣运行表征量组合为排渣状态参数。

24、在一些实施例中，对所述预测产渣量和所述排渣状态参数进行关联重构，得到排渣状态偏差具体包括：

25、对所述孔口观测窗口进行输送响应区段和移除响应区段的时序划分；

26、在所述输送响应区段内，根据所述预测产渣量和所述排渣状态参数中的孔口出渣表征量进行输送响应校核，得到表征钻孔内部岩渣输送状态的孔内输送偏差；

27、在所述移除响应区段内，根据所述排渣状态参数中的排渣运行表征量和所述孔口出渣表征量进行驱动效能校核，得到表征孔口岩渣移除状态的孔口排渣偏差。

28、对所述孔内输送偏差和所述孔口排渣偏差进行窗口内的状态组合，得到排渣状态偏差。

29、在一些实施例中，基于所述排渣状态偏差及排渣器驱动状态之间的协同变化关系进行异常归因判别，以识别当前钻孔作业的排渣异常工况具体包括：

30、基于连续的多个孔口观测窗口对应的排渣状态偏差和排渣器驱动状态，构建排渣状态序列；

31、依据所述排渣状态序列，分别提取孔内输送偏差与孔口排渣偏差之间的滞后关联特征、孔口排渣偏差与排渣器驱动状态之间的动作响应特征，以及孔内输送偏差、孔口排渣偏差与排渣器驱动状态之间的协同脱耦特征，形成排渣异常归因特征；

32、根据所述排渣异常归因特征在连续孔口观测窗口中的持续程度、变化方向和状态转移路径，确定当前钻孔作业的排渣异常工况。

33、在一些实施例中，根据所述排渣异常工况对排渣调控变量进行调节具体包括：

34、将钻进推进速度、供风压力以及液压油缸的动作速度确定为排渣调控变量；

35、根据所述排渣异常工况进行机理研判，从所述排渣调控变量中确定待调节参数与参数调节方向；

36、根据所述待调节参数对应的量化指标确定调节量，按照所述参数调节方向和所述调节量对所述待调节参数进行调节。

37、第二方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法。

38、第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法。

39、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

40、本技术提供的一种露天矿钻孔机钻孔排渣过程自动调控方法中，采集露天矿钻孔机的钻进作业参数，根据所述钻进作业参数确定钻头端的预测产渣量以及岩渣由钻头端输送至孔口的预测输送时延；依据所述预测输送时延确定与所述预测产渣量相对应的孔口观测窗口，并在所述孔口观测窗口内进行运行感知，获取排渣状态参数，进而对所述预测产渣量和所述排渣状态参数进行关联重构，得到排渣状态偏差；基于所述排渣状态偏差及排渣器驱动状态之间的协同变化关系进行异常归因判别，以识别当前钻孔作业的排渣异常工况；根据所述排渣异常工况对排渣调控变量进行调节，并在完成调节后恢复露天矿钻孔机的正常钻孔排渣过程。

41、由此可见本技术中，首先，通过将独立钻孔作业区间作为精细化计算单元，结合现场钻进参数对产渣量、输送时延进行动态修正，有效提升了单区间工况数据的计算准确度；同时自适应匹配专属孔口观测窗口，改善了传统固定采集时段容易出现的数据错位、数据混杂问题，实现了孔底产渣数据与孔口出渣数据的时序对应。其次，对观测窗口进行功能分区，从时间维度区分孔内岩渣输送、孔口排渣器除渣两个作业环节，量化得到两类排渣偏差，能够有效区分管路输送堵塞、设备排渣能力不足等不同异常问题，解决了传统技术判别模糊、无法精准溯源故障的缺陷。然后，依托时序状态数据提取多维度特征，结合特征持续时长、变化趋势和状态演变规律判定稳态异常，不再依靠瞬时数据粗放判断工况，提升了异常识别的准确性和抗干扰能力。最后，采用工况定性判定和参数定量调节的分层调控模式，根据稳态异常工况确定调节参数与调节方向，依据偏差偏离程度分级匹配调节力度，搭配分步调节、平缓复位的控制逻辑，避免了多参数联动干扰和工况回弹震荡，有效提升了钻孔排渣作业的运行稳定性与设备智能调控水平。

42、综上所述，本技术采用的技术方案可以提高钻孔排渣异常识别与调控的准确性，保障露天矿钻孔机实现连续排渣作业。