具体技术细节
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，以满足深海采矿作业的需求。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，包括以下步骤：
[0008] S10：当深海采矿车在深海沉积物中行驶作业时，位于采矿车内部的倾角传感器和位于车体前后两端的距离传感器开始工作，倾角传感器与距离传感器实时感知采矿车的倾斜角度及沉陷深度，并将数传递给智控装置；
[0009] S20：智控装置接收到监测装置传递的实时数据后，通过中央处理器对数据进行处理，依据深海沉积物力学参数，判断采矿车所处的沉陷深度及倾斜角度，当监测数据发生异常，智控装置根据所得实时数据选用合适的处置方案，并向储液装置及分级注浆脱困装置发送电信号；
[0010] S30：储液装置接收到智控装置发送的电信号后，储液罐及控制阀开始工作，控制阀打开阀门，通过管道向混合器中注入不同比例的A液与B液，A液为聚氨酯材料，B液为固化剂；
[0011] S40：分级注浆脱困装置包括注入浆泵、注浆管和混合器，混合器将储液装置注入的A液和B液进行充分的搅拌混合，注浆管根据不同的工况，按照不同的注浆角度延伸进入沉积物中，并由注浆泵通过注浆管将混合器混合好的浆液，按照不同注浆压力注入沉积物中；
[0012] S50：随着浆液的注入，受扰动深海沉积物的物理力学性质得到改良。速凝型双液浆快速凝结，提高深海沉积物抗剪能力，同时采矿车转速适当降低，提高矿车牵引力；
[0013] S60：采矿车在分级注浆脱困装置及自身动力装置的协作下，于加固后的深海沉积物上成功脱困，恢复正常行驶，采矿车注浆脱困装置恢复原位，倾角传感器和距离传感器持续工作，以备下次出现的倾斜及沉陷。
[0014] 3.进一步地，在S40步骤中，不同沉陷量及倾斜角度下的具体脱困方法如下所示：
[0015] S41：当采矿车沉降深度为0‑7cm，采矿车倾斜角度为0‑5°时，采矿车处于持力层，采矿车无倾斜，仅依靠履带板及采矿车动力系统自行调节采矿车的正常行驶，监测装置持续监测采矿车状态；
[0016] S42：采矿车沉降深度为0‑7cm时，采矿车倾斜角度为5‑15°时，采矿车处于持力层且发生倾斜，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为9:1‑10:1，较低侧注浆管以5‑15°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.1‑1.3倍静海水压力，注浆速度为1‑1.3L/min，采矿车转速为0.8‑0.9倍正常行驶转速，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0017] S43：采矿车沉降深度为0‑7cm时，采矿车倾斜角度为15‑30°时，采矿车处于持力层且发生严重倾斜，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为8:1‑9:1，较低侧注浆管以15‑30°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.1‑1.3倍静海水压力，注浆速度为1‑1.3L/min，采矿车转速为0.7‑0.8倍正常行驶转速，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0018] S44：采矿车沉降深度为7‑15cm时，采矿车倾斜角度为0‑5°时，采矿车轻微沉陷无翘起，采矿车两侧分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为9:1‑10:1，两侧注浆管以0‑5°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.3‑1.5倍静海水压力，注浆速度为1.3‑1.5L/min，采矿车转速为0.8‑0.9倍正常行驶转速，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0019] S45：采矿车沉降深度为7‑15cm时，采矿车倾斜角度为5‑15°时，采矿车轻微沉陷且发生翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为8:1‑9:1，较低侧注浆管以5‑15°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.3‑1.5倍静海水压力，注浆速度为1.3‑1.5L/min，采矿车转速为0.7‑0.8倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0020] S46：采矿车沉降深度为7‑15cm时，采矿车倾斜角度为15‑30°时，采矿车轻微沉陷且严重翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为7:1‑8:1，以实现快速凝结脱困，两侧注浆管以15‑30°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.3‑
1.5倍静海水压力，注浆速度为1.3‑1.5L/min，采矿车转速为0.6‑0.7倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0021] S47：采矿车沉降深度为15‑25cm时，采矿车倾斜角度为0‑5°时，采矿车严重沉陷，采矿车两侧分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为8:1‑9:1，两侧注浆管以0‑5°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.6‑2倍静海水压力，注浆速度为1.8‑2L/min，采矿车转速为0.7‑0.8倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0022] S48：采矿车沉降深度为15‑25cm时，采矿车倾斜角度为5‑15°时，采矿车严重沉陷且发生翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为7:1‑8:1，以实现快速凝结脱困，较低侧注浆管以5‑15°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.6‑
2倍静海水压力，注浆速度为1.8‑2L/min，采矿车转速为0.6‑0.7倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
[0023] S49：采矿车沉降深度为15‑25cm时，采矿车倾斜角度为15‑30°时，采矿车严重沉陷且发生严重翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为6:1‑7:1，以实现快速凝结脱困，较低侧注浆管以15‑30°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.6‑2倍静海水压力，注浆速度为1.8‑2L/min，采矿车转速为0.5‑0.6倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困。
[0024] 进一步地，所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，包括储液装置、监测装置、智控装置和分级注浆脱困装置组成，所述储液装置包括储液罐与控制阀，监测装置包括距离传感器与倾角传感器，智控装置包括中央处理器和信号接收、发射装置，分级注浆脱困装置包括注浆泵、注浆管与混合器。
[0025] 进一步地，所述储液装置位于采矿车内部，其储液罐共有两个，其中位于前部储液罐装有A液，尾部储液罐装有B液，其中，A液为异氰酸酯基预聚体材料，B液为脂肪胺固化剂，控制阀内置信号接收器用于控制储液罐开关。
[0026] 进一步地，所述监测装置中，倾角传感器位于采矿车内部，用于监测采矿车倾斜角度，距离传感器位于采矿车前后两端共16个，暴露在海水中，用于监测采矿车下沉深度，监测装置联合测定采矿车所处沉陷、倾斜状态。
[0027] 进一步地，所述智控装置位于采矿车内部，内置信号接收器与信号发送器，可接收监测装置发送的电信号，并通过中央处理器对数据进行处理，依据所处的工况选用合适的注浆配比，并向注浆泵及控制阀发送电信号，调节A液和B液的流量比例、注浆工艺、注浆参数和采矿车动力学参数。
[0028] 进一步地，所述分级注浆脱困装置中注浆泵与混合器位于采矿车内部，当接收到中央处理器的电信号之后，控制阀以不同比率，调节A液和B液的比例，并进入混合器混合搅拌；注浆管位于采矿车履带外侧，可延伸入深海沉积物中，由注浆泵向深海沉积物中注入混合后的双液浆，用于注浆脱困。
[0029] 进一步地，所述储液装置、监测装置、智控装置和分级注浆脱困装置通过绝缘电线与采矿车电源相连并供能。
[0030] 进一步地，所述的储液装置、监测装置、智控装置均置于采矿车车体内部，由采矿车车体外壳隔绝深海的高压高盐环境，保证位于采矿车内部装置的正常使用，位于采矿车外部的分级注浆脱困装置采用高强度铝合金绝缘外壳，防止海水的渗入。
[0031] 进一步地，所述储液装置中，其中A液具有良好的耐腐蚀性，B液能够实现高强度快速固化，二者根据智控装置调控，向混合器中分级注入不同比例浆液，克服沉陷与倾斜。
[0032] 本发明的有益效果在于：
[0033] 1、本发明对深海采矿车注浆脱困进行了补充，提出了一种基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，当采矿车处于不良工况时，针对采矿车沉陷及倾斜的不同工况提出了分级注浆脱困装置的注浆工艺及注浆参数，依据深海沉积物力学性质，分级对采矿车的沉陷及倾斜进行注浆脱困设计，针对性解决采矿车的不良工况，保证了深海采矿过程的连续性和持久性，有效提高了整体的采集效率。
[0034] 2、本发明充分考虑了深海环境的复杂多变，完整、综合的考虑了采矿车在沉陷和倾斜时遭遇的各种工况，整体考虑了采矿车沉陷及倾斜，依据深海沉积物性质，具体工况被分为以下九种：沉陷深度0‑7cm，倾斜角度0‑5°；沉陷深度0‑7cm，倾斜角度5‑15°；沉陷深度0‑7cm，倾斜角度15‑30°；沉陷深度7‑15cm，倾斜角度0‑5°；沉陷深度7‑15cm，倾斜角度5‑
15°；沉陷深度7‑15cm，倾斜角度15‑30°；沉陷深度15‑25cm，倾斜角度0‑5°；沉陷深度15‑
25cm，倾斜角度5‑15°；沉陷深度15‑25cm，倾斜角度15‑30°。
[0035] 3、本发明充分考虑了海底采矿车自身动力学参数，针对沉陷及倾斜时，深海沉积物抗剪能力弱化等问题，降低深海采矿车自身转速，以提高深海采矿车牵引能力，实现深海采矿车自身动力优化与分级注浆脱困装置联合脱困。
[0036] 4、本发明所述海底采矿车分级注浆脱困装置，采用智控装置接收监测装置传输的数据，并通过智控装置中的中央处理器对接收数据进行处理，判断采矿车所处工况，确定采矿车所处的工况后，对储液装置、分级注浆脱困装置和采矿车动力系统进行智能调控，完成注浆脱困。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权1项，从权-1项
1.一种基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：当深海采矿车在深海沉积物中行驶作业时，位于采矿车内部的倾角传感器和位于车体前后两端的距离传感器开始工作，倾角传感器与距离传感器实时感知采矿车的倾斜角度及沉陷深度，并将数传递给智控装置；
S20：智控装置接收到监测装置传递的实时数据后，通过中央处理器对数据进行处理，依据深海沉积物力学参数，判断采矿车所处的沉陷深度及倾斜角度，当监测数据发生异常，智控装置根据所得实时数据选用合适的处置方案，并向储液装置及分级注浆脱困装置发送电信号；
S30：储液装置接收到智控装置发送的电信号后，储液罐及控制阀开始工作，控制阀打开阀门，通过管道向混合器中注入不同比例的A液与B液，A液为聚氨酯材料，B液为固化剂；
S40：分级注浆脱困装置包括注入浆泵、注浆管和混合器，混合器将储液装置注入的A液和B液进行充分的搅拌混合，注浆管根据不同的工况，按照不同的注浆角度延伸进入沉积物中，并由注浆泵通过注浆管将混合器混合好的浆液，按照不同注浆压力注入沉积物中；
S50：随着浆液的注入，受扰动深海沉积物的物理力学性质得到改良，速凝型双液浆快速凝结，提高深海沉积物抗剪能力，同时采矿车转速适当降低，提高矿车牵引力；
S60：采矿车在分级注浆脱困装置及自身动力装置的协作下，于加固后的深海沉积物上成功脱困，恢复正常行驶，采矿车注浆脱困装置恢复原位，倾角传感器和距离传感器持续工作，以备下次出现的倾斜及沉陷。
2.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，在S40步骤中，不同沉陷量及倾斜角度下的具体脱困方法如下所示：
S41：当采矿车沉降深度为0‑7cm，采矿车倾斜角度为0‑5°时，采矿车处于持力层，采矿车无倾斜，仅依靠履带板及采矿车动力系统自行调节采矿车的正常行驶，监测装置持续监测采矿车状态；
S42：采矿车沉降深度为0‑7cm时，采矿车倾斜角度为5‑15°时，采矿车处于持力层且发生倾斜，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为9:1‑10:
1，较低侧注浆管以5‑15°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.1‑1.3倍静海水压力，注浆速度为1‑1.3L/min，采矿车转速为0.8‑0.9倍正常行驶转速，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S43：采矿车沉降深度为0‑7cm时，采矿车倾斜角度为15‑30°时，采矿车处于持力层且发生严重倾斜，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为8:
1‑9:1，较低侧注浆管以15‑30°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.1‑1.3倍静海水压力，注浆速度为1‑1.3L/min，采矿车转速为0.7‑0.8倍正常行驶转速，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S44：采矿车沉降深度为7‑15cm时，采矿车倾斜角度为0‑5°时，采矿车轻微沉陷无翘起，采矿车两侧分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为9:1‑10:1，两侧注浆管以
0‑5°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.3‑1.5倍静海水压力，注浆速度为1.3‑1.5L/min，采矿车转速为0.8‑0.9倍正常行驶转速，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S45：采矿车沉降深度为7‑15cm时，采矿车倾斜角度为5‑15°时，采矿车轻微沉陷且发生翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为8:1‑9:1，较低侧注浆管以5‑15°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.3‑1.5倍静海水压力，注浆速度为1.3‑1.5L/min，采矿车转速为0.7‑0.8倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S46：采矿车沉降深度为7‑15cm时，采矿车倾斜角度为15‑30°时，采矿车轻微沉陷且严重翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为7:1‑8:
1，以实现快速凝结脱困，两侧注浆管以15‑30°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.3‑1.5倍静海水压力，注浆速度为1.3‑1.5L/min，采矿车转速为0.6‑0.7倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S47：采矿车沉降深度为15‑25cm时，采矿车倾斜角度为0‑5°时，采矿车严重沉陷，采矿车两侧分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为8:1‑9:1，两侧注浆管以0‑5°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.6‑2倍静海水压力，注浆速度为1.8‑2L/min，采矿车转速为0.7‑0.8倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S48：采矿车沉降深度为15‑25cm时，采矿车倾斜角度为5‑15°时，采矿车严重沉陷且发生翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为7:1‑8:
1，以实现快速凝结脱困，较低侧注浆管以5‑15°角探入深海沉积物中，注浆压力为1.6‑2倍静海水压力，注浆速度为1.8‑2L/min，采矿车转速为0.6‑0.7倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困；
S49：采矿车沉降深度为15‑25cm时，采矿车倾斜角度为15‑30°时，采矿车严重沉陷且发生严重翘起，倾斜较低侧的采矿车分级注浆脱困装置开始工作，A液和B液的流量比例为6:
1‑7:1，以实现快速凝结脱困，较低侧注浆管以15‑30°角探入深海沉积物中，注浆压力为
1.6‑2倍静海水压力，注浆速度为1.8‑2L/min，采矿车转速为0.5‑0.6倍正常行驶速度，以提供更大履带牵引力，保证采矿车成功脱困。
3.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，包括储液装置、监测装置、智控装置和分级注浆脱困装置组成，所述储液装置包括储液罐与控制阀，监测装置包括距离传感器与倾角传感器，智控装置包括中央处理器和信号接收、发射装置，分级注浆脱困装置包括注浆泵、注浆管与混合器。
4.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述储液装置位于采矿车内部，其储液罐共有两个，其中位于前部储液罐装有A液，尾部储液罐装有B液，其中，A液为异氰酸酯基预聚体材料，B液为脂肪胺固化剂，控制阀内置信号接收器用于控制储液罐开关。
5.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述监测装置中，倾角传感器位于采矿车内部，用于监测采矿车倾斜角度，距离传感器位于采矿车前后两端共16个，暴露在海水中，用于监测采矿车下沉深度，监测装置联合测定采矿车所处沉陷、倾斜状态。
6.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述智控装置位于采矿车内部，内置信号接收器与信号发送器，可接收监测装置发送的电信号，并通过中央处理器对数据进行处理，依据所处的工况选用合适的注浆配比，并向注浆泵及控制阀发送电信号，调节A液和B液的流量比例、注浆工艺、注浆参数和采矿车动力学参数。
7.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述分级注浆脱困装置中注浆泵与混合器位于采矿车内部，当接收到中央处理器的电信号之后，控制阀以不同比率，调节A液和B液的比例，并进入混合器混合搅拌；注浆管位于采矿车履带外侧，可延伸入深海沉积物中，由注浆泵向深海沉积物中注入混合后的双液浆，用于注浆脱困。
8.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述储液装置、监测装置、智控装置和分级注浆脱困装置通过绝缘电线与采矿车电源相连并供能。
9.如权利要求1所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述的储液装置、监测装置、智控装置均置于采矿车车体内部，由采矿车车体外壳隔绝深海的高压高盐环境，保证位于采矿车内部装置的正常使用，位于采矿车外部的分级注浆脱困装置采用高强度铝合金绝缘外壳，防止海水的渗入。
10.如权利要求4所述的基于底质分级加固的海底采矿车脱困方法，其特征在于，所述储液装置中，其中A液具有良好的耐腐蚀性，B液能够实现高强度快速固化，二者根据智控装置调控，向混合器中分级注入不同比例浆液，克服沉陷与倾斜。
