本發(fā)明公開了一種地下封存空間構(gòu)建封存系統(tǒng)，包括探測機器人單元、3D打印機器人單元、封存物資轉(zhuǎn)運機器人單元和集中電控單元。在探測機器人單元完成對地下空洞的掃描后構(gòu)建地下空洞三維空間模型，中央控制計算機根據(jù)應(yīng)力計算分析結(jié)果和輸入的安全系數(shù)擬合生成地下封存空間三維模型、打印路徑、封存運輸路徑，3D打印機器人單元、在地下空洞內(nèi)部直接3D打印地下封存空間三維模型的實體，封存物資轉(zhuǎn)運機器人單元將待封存物品依次坐標(biāo)移動轉(zhuǎn)運至地下封存空間實體內(nèi)部的設(shè)定坐標(biāo)位置，可實現(xiàn)地下封存空間的智能化自動構(gòu)建、封存物品的智能化自動轉(zhuǎn)運封存，特別適用于基于地下空洞的碳封存作業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地下封存空間的構(gòu)建封存系統(tǒng)，具體是一種基于如煤礦井下煤炭采空區(qū)、煤炭地下氣化過程中形成的大面積煤層燃空區(qū)等人為巖土活動產(chǎn)生的地下空洞或者天然地質(zhì)運動在地表下產(chǎn)生的一系列空洞等自然地下空洞的地下封存空間構(gòu)建封存系統(tǒng)，屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

地下空間是指屬于地表以下，主要針對建筑方面來說的一個名詞，它的范圍很廣，比如地下商城、地下停車場、地鐵、穿海隧道等建筑空間。地下空間的開發(fā)利用是城市發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，城市化加速發(fā)展使得城市地下空間開發(fā)利用同步加快發(fā)展成為必然。

我國現(xiàn)有的地下空間開發(fā)利用多是針對地下淺層部分進(jìn)行開發(fā)利用，如地下交通設(shè)施、地下商業(yè)設(shè)施、地下車庫、城市綜合防災(zāi)設(shè)施等設(shè)施，而隨著我國一線城市地下空間的開發(fā)利用，地下淺層部分將會利用完畢，地下空間開發(fā)將逐步向深層發(fā)展，深層地下空間資源的開發(fā)利用已成為未來城市現(xiàn)代化建設(shè)的主要課題。深層地下空間資源的開發(fā)還可應(yīng)用于地下軍事指揮中心、軍事物資儲備等軍事工程和地下油庫等地下倉儲工程，甚至可以用于封存如核廢料、重金屬垃圾等物品，特別是近年來為減緩溫室氣體排放和保護全球氣候而提出的“以捕獲碳并安全存儲的方式來取代直接向大氣中排放二氧化碳”的碳封存技術(shù)，深層地下空間的存儲量大、質(zhì)量穩(wěn)定、維護容易等特點可為碳封存提供優(yōu)良的封存場所。

地下空洞是指地表以下被巖層覆蓋的空間，一般是指空間較大的、位于地表以下深層的地下空腔。人為巖土活動如在煤礦開采中地下開采占世界煤礦生產(chǎn)的60％，而地下開采過程中將地下煤炭或煤矸石等開采完成后往往留下大面積的煤炭采空區(qū)形成地下空洞；另外，煤炭地下氣化技術(shù)不僅可以回收礦井遺棄的煤炭資源，而且還可以用于開采井工難以開采或開采經(jīng)濟性、安全性較差的薄煤層、深部煤層、“三下”壓煤和高硫、高灰、高瓦斯煤層，雖然煤炭地下氣化燃燒后的灰渣留在地下，但煤炭地下氣化過程中也會形成的大面積煤層燃空區(qū)地下空洞；另外，天然地質(zhì)運動在地表下也會產(chǎn)生一系列地下空洞。

雖然地下空洞可以作為深層地下空間的開發(fā)基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)的深層地下空間的開發(fā)與淺層地下空間的開發(fā)不同，深層地下空間開發(fā)無法像淺層地下空間開發(fā)一樣先在地表開挖基坑、再在基坑內(nèi)進(jìn)行施工，傳統(tǒng)的深層地下空間開發(fā)通常是基于BIM技術(shù)和深層開挖裝備及技術(shù)的基礎(chǔ)上，通常是先進(jìn)行開挖并支護后采用如預(yù)制鋼筋混凝土柱地基基礎(chǔ)、預(yù)制外墻、預(yù)制樓板等PC構(gòu)件進(jìn)行吊裝拼接施工工序，再進(jìn)行壓力灌漿與現(xiàn)澆節(jié)點處理等后續(xù)施工工序。一方面，傳統(tǒng)的深層地下空間開發(fā)施工過程中通常需要空間占用較大的輸送設(shè)備、支護設(shè)備和起重設(shè)備，通常需要耗費大量人力物力，深層地下空間開發(fā)成本較大；另一方面，深層地下空間在開挖后深層地下空間的原始應(yīng)力狀態(tài)通常被破壞，從而致使應(yīng)力重新分布，深層地下空間施工過程中在上覆壓力和地下水等因素的作用下，深層地下空間極易發(fā)生如片幫、冒頂、突水、巖爆、沖擊地壓等多種形式的地質(zhì)災(zāi)害，施工環(huán)境惡劣、且施工作業(yè)安全性較差；再一方面，現(xiàn)有的建好的深層地下空間作為封存場所使用時僅是將深層地下空間簡單地作為倉儲空間使用，即將已封存好的封存物資集裝箱直接碼放置入，空間利用率受封存物資集裝箱的制約。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種地下封存空間構(gòu)建封存系統(tǒng)，自動化程度高，可以在實現(xiàn)對地下空洞內(nèi)部進(jìn)行有效支護的前提下實現(xiàn)基于地下空洞的深層地下封存空間的構(gòu)建，實現(xiàn)降低開發(fā)成本、降低施工安全隱患的同時可實現(xiàn)地下封存空間的智能化自動構(gòu)建、封存物品的智能化自動轉(zhuǎn)運封存，特別適用于基于地下空洞的碳封存作業(yè)。