坑道钻机设计中的若干新技术探讨

坑道钻机是煤矿瓦斯灾害治理的重要施工设备,传统的设计方法无法完全满足当前产品可持续发展和用户个性化定制的需求。结合坑道钻机设计的实际需要,综合介绍了几项可用于坑道钻机设计的新技术,以及这些新技术在坑道钻机设计中的应用思路。     

智能钻机关键传感器故障排查方法研究

随着煤矿井下智能钻机的快速发展,钻机的高效稳定运行显得尤为重要。以ZDY4500LFK智能钻机关键传感器的故障点为研究对象,利用关键传感器通断、信号收发原理及遥控器人机界面设计,设计了一套关键传感器故障排查方法。该方法减少了智能钻机发生故障后的排查与维修时间,从而提升了钻机施工效率。     

煤矿井下坑道钻机电液控制系统的设计

为了缩短煤矿井下坑道钻机电控程序调试周期、方便程序开发人员调试程序、同时更好地展示电液控制钻机的动作,设计了一种煤矿井下坑道钻机电液控制系统。研究了无线遥控模块、电液控制器模块、钻机模拟实验台和智能控制算法四大模块的融合,实现对钻机模拟实验台状态参数和遥控器输入参数的读取和解析,以及对钻机行走、稳固、姿态调整、钻具装卸和钻进过程的远程遥控控制。该系统最大程度还原了煤矿井下坑道钻机的真实动作和工况特点,电液控制程序的调试可预先在钻机模拟实验台上进行,缩短了程序开发调试时间,提升了程序开发人员的工作效率,增加了实验室内钻机工况和动作展示的直观性。     

煤矿坑道钻机自动加卸钻杆装置的研发

针对煤矿坑道钻机人工加卸钻杆安全性差、劳动强度大等现状,分析了煤矿坑道钻机自动加卸钻杆系统发展中的问题,开发了基于防爆PLC控制的自动加卸钻杆装置。该装置采用转轮式结构,利用机械手从转轮式杆仓中抓取钻杆,整个操作过程由手持式遥控器完成。该装置安装在钻机给进机身上,可以随机身进行变幅调角。测试结果表明,该装置具有适合各种倾角方位的钻孔、巷道适应性强、操作方便快捷、安全性高等特点,为煤矿坑道钻机的自动化升级提供了有效的技术支撑。     

ZYWL-4000SY型煤矿用全自动钻机的研制及应用

针对现有煤矿用钻机在使用过程中劳动强度大、操作复杂、钻进效率低等问题,通过在煤矿井下钻机使用现场的多次试验改进,以煤矿用普通钻机为基础,增加自动控制模块,研制出ZYWL-4000SY型煤矿用全自动钻机。该钻机是一种集机、电、液技术为一体的新型煤矿钻机,通过自动控制程序、电液联合驱动系统、钻杆自动装卸系统等的有机结合,通过遥控器实现50 m内一键自动钻孔功能,提高了钻孔施工效率,保障了现场施工人员的安全。     

基于Quest3D的煤矿全液压钻机模拟培训系统研究

针对煤矿井下全液压钻机操作培训手段单一,培训效果不理想的问题,提出了基于虚拟现实技术的煤矿全液压钻机模拟培训系统。该系统采用模块化设计思想,在VC++所搭建的培训系统框架下,通过虚拟现实开发软件Maya和Quest3D分别完成设备建模和场景构建;并通过对虚拟操纵台进行设计研制,最终实现了一套具有理论教学、动画演示、模拟操作、培训管理等功能的钻机模拟培训系统。该系统可靠性高、人机交互性强且能够高度模拟真实设备,在降低培训成本的同时,能够有效提高培训效果。     

煤矿用手持式气动钻机评判方法研究

煤矿用气动手持式钻机性能直接影响煤矿安全生产和矿井工人健康安全,为合理评判其综合性能,从安全性、能耗、可靠性、人性化设计四个方面对气动钻机进行了分析,应用模糊评判理论和层次分析法(AHP)建立了其综合性能评判数学模型,并系统地阐述了评判过程。通过工程实例验证了研究方法的科学性、实用性,可以作为生产企业和煤矿用户设计选型的工具。     

虚拟样机技术在全液压钻机研制中的应用

随着虚拟样机技术的发展,为了缩短产品的开发周期,越来越多的产品开发采用虚拟样机技术。在介绍虚拟样机概念的基础上,以某型煤矿用全液压钻机(以下简称钻机)为例,阐述了煤矿用钻机采用虚拟样机仿真技术的设计特点。首先建立钻机的三维模型,然后利用仿真软件进行运动及液压系统仿真,通过施加不同的载荷对设计进行性能验证。钻机设计完成后,通过物理样机的制造及井下工业性实验,结果表明:钻机性能达到设计要求,从实践上验证了钻机开发中采用虚拟样机设计的可能性。     

煤矿坑道钻机模拟实验台及关键技术

为了准确呈现煤矿井下坑道钻机的结构和工作状况,缩短煤矿井下坑道钻机电液控制程序调试周期,在分析现有多变幅履带钻机的基础上,研制了煤矿井下坑道钻机模拟实验台。重点介绍了钻机模拟实验台整体设计、调角装置设计计算和铰轴式给进装置设计要点等。该钻机模拟实验台可为煤矿井下坑道钻机电液控制程序预先调试提供平台,加快钻机电液控制程序的调试进程。     

KY-250B牙轮钻机电缆卷筒的研制

国产KY系列、YZ系列牙轮钻机以前从未配见过电纽卷筒．电纽的收放完全由人工完成,这样做既不安全,也影响牙轮钻机作业效率。安家岭煤矿在进行设备招标时明确提出所采购的钻机必须配备电缆卷筒,而且其性能必须接近或达到国外同类产品的水平。根据用户的要求,我们于1998年7月开始设计,1999年4月产品发往用户现场。1主参数的选择（1）额定排（收）统适应互．skmlh（n＝grlmin）钻机的行走速度为1．Zkmlh．考虑储备系数l‘sa（2）最大卷统张力／囊大格统张力T选用T＝900N（二）电缆容量按用户要求选用250tU（卓）高压集电坏电气防护等…     

煤矿用遥控式低位孔全倾角履带钻机的研制与应用

为了提高薄煤层瓦斯抽采施工效率,解决煤矿井下钻机操作复杂、工人劳动强度大以及存在安全隐患等问题,研制了一种具有遥控功能的全倾角履带钻机。该钻机将全倾角变幅稳固机构、制动锁紧装置、液压系统及电控系统等有机集成,可实现遥控钻进和行走,为煤矿井下的安全生产提供保障。工业性试验表明,该钻机钻孔效率高、安全可靠,具有显著的技术优势。     

基于PLC的矿井钻机控制系统设计

为了适应煤矿装备的智能化、自动化潮流,以某型矿井钻机为研究对象,对矿井钻机主要结构进行分析,基于CAN总线、PLC及PID设计了矿井钻机控制系统,并对控制程序进行研究。结果表明,该系统能较好地实现对矿井钻机自动化和智能化控制,为矿井钻机及其他煤矿装备控制系统设计及智能化升级提供理论依据及技术参考。     

ZDY6000LD（A）型履带式全液压坑道定向钻进钻机的设计

 ZDY6000LD（A）型履带式全液压坑道定向钻进钻机是一种适用于煤矿井下瓦斯抽采（放）定向孔施工的新产品。钻机采用开式三泵系统,应用了负载敏感和恒压比例变量等先进的液压技术,系统能耗低、稳定性高;钻机一体化程度高,平台上集成了主机、泵站、操纵台、履带车体、水泵、电磁起动器、稳固油缸、照明灯等钻探装置和设备,整机机动性好、搬迁快捷、井下使用方便。在钻机设计中,结合数字化设计方法,利用软件对虚拟样机进行建模和分析,缩短了设计周期,提高了钻机性能。通过室内试验和工业性试验,钻机性能达到设计要求,具有良好的推广前景。     

ZDY12000全液压煤矿用履带式坑道钻机研制

本文介绍了ZDY12000全液压煤矿用履带车牵引式坑道钻机.从坑道钻机的适用性出发,提出了履带车牵引钻机组合的新思路.     

煤矿用坑道钻机矩形滑动导轨结构设计

矩形导轨因其结构简单、刚性强、承载力大等特点成为煤矿用坑道钻机最常用的导轨截面形式。扼要介绍了常用滑动导轨的结构形式及应用特点,分析了矩形导轨在动载荷作用下的受力情况,给出了提高矿用坑道钻机导轨运动平稳性和使用寿命的具体措施。通过对比和分析得出,"L"形滑块加耐磨镶条的导轨型式能够较好地解决滑块导向面磨损严重和滑块成组更换互换性差的问题。论述了矿用坑道钻机矩形导轨防护方式的选取、防护机构的设计和导轨润滑方式的选择,矿用坑道钻机导轨应该采用以工作环境中的煤矸尘微粒为润滑介质的固体润滑方式。     

水平定向钻进技术在胡底煤矿地质构造勘探中的应用

定向钻孔技术可以精确控制钻孔轨迹,可满足胡底煤矿对探明地质构造的要求。该矿采用ZDY6000LD型钻机施工4个近水平定向钻孔,精确探明主运、辅运石门的煤层走向,为抽掘采衔接提供了依据。介绍了胡底煤矿地质构造勘探定向孔的设计依据及钻进工艺。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

薄煤层用低矮履带钻机的研制及应用

针对在低矮巷道进行薄煤层全断面低位孔钻探施工,分析了薄煤层矿区地质条件、巷道条件和钻探设备的需求情况,研制了一种薄煤层用低矮履带钻机。钻机从整体结构上控制了外形尺寸,设计了履带车体、翻转式调角装置和多级可放倒式稳固装置,配套成熟的动力系统及执行机构实现其功能的匹配,可远控操纵台及独立控制的行走操纵机构提高了钻机的高效性及先进性。在现场进行了工业性试验,钻机技术参数完全符合施工要求,验证了该钻机在低矮巷道、薄煤层进行低位孔全断面施工的适应性,为推动薄煤层安全高效开采发挥了重要作用。