我国冲击凿岩技术暨钎钢钎具工业的现代化发展(续)

凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井技术("顿钻")的发明国,谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。现代凿岩爆破技术和凿岩机具,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。我国凿岩技术和凿岩机具工业的建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。目前,我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术,不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机(TBM)、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎杆等长钎具"瓶颈",已经或即将取得重要突破。本文简要回顾了六十年来我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化发展历程。

我国冲击凿岩技术暨钎钢钎具工业的现代化发展

凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井技术("顿钻")的发明国,谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。现代凿岩爆破技术和凿岩机具,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。我国凿岩技术和凿岩机具工业的建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。目前我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术,不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机(TBM)、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎杆等长钎具"瓶颈",已经或即将取得重要突破。本文简要回顾了六十年来我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化发展历程。

Φ38~Φ42mm三刃形钎头应逐步成为我国小直径凿岩用锥体连接钎头的主导产品(续)

采掘业是国民经济基础产业,凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井术("顿钻")的发明国,鸦片战争前夕的1835年,凿成了世界上第一口超千米深井(四川自贡燊海井深1001.42米,为国家重点保护文物),谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。由于晚清的政治腐败和民国以来的社会动乱,从1840年到1949年的109年,我国的凿岩技术基本上仍停留在铁锤+实心钢钎的时代。我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。经过六十年特别是改革开放三十多年来,全国钎钢钎具、凿岩机械以及钢铁和硬质合金等超硬材料工作者的共同努力,我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术,国产凿岩钎具和凿岩机械的质量、品种与性价比指标大幅提升,不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机(TBM)、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎子等长钎具"瓶颈",也已经或即将取得重要突破,正向着建设世界头号钢铁、硬质合金、凿岩机械、钎钢钎具生产强国的目标迈进。高效低耗凿岩也正成为全世界凿岩工程科技界与产业界,共同追求的永无止境的目标。本文就我国采掘工程钻爆法施工中占很大比重的小直径凿岩技术存在的问题和努力方向,提出了一些分析和建议。

φ38~φ42mm三刃形钎头应逐步成为我国小直径凿岩用锥体连接钎头的主导产品

采掘业是国民经济基础产业,凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井术("顿钻")的发明国,鸦片战争前夕的1835年,凿成了世界上第一口超千米深井(四川自贡燊海井深1001.42米,为国家重点保护文物),谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。由于晚清的政治腐败和民国以来的社会动乱,从1840年到1949年的109年,我国的凿岩技术基本上仍停留在铁锤+实心钢钎的时代。我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。经过六十年特别是改革开放三十多年来,全国钎钢钎具、凿岩机械以及钢铁和硬质合金等超硬材料工作者的共同努力,我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术,国产凿岩钎具和凿岩机械的质量、品种与性价比指标大幅提升,不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机(TBM)、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎子等长钎具"瓶颈",也已经或即将取得重要突破,正向着建设世界头号钢铁、硬质合金、凿岩机械、钎钢钎具生产强国的目标迈进。高效低耗凿岩也正成为全世界凿岩工程科技界与产业界,共同追求的永无止境的目标。本文就我国采掘工程钻爆法施工中占很大比重的小直径凿岩技术存在的问题和努力方向,提出了一些分析和建议。

地下矿山凿岩设备的技术进展

地下凿岩设备在现代地下矿山中占有举足轻重的地位 ,近年来 ,凿岩机器人和水压凿岩机的研制非常活跃 ,发展迅速。本文论述了地下凿岩设备发展历程 。

环境敏感区凿岩爆破风险控制关键技术研究

为解决环境敏感区丹江小三峡特大桥3、4#桥基场平爆破施工难题,研究采用理论计算、试验分析等方式,探究了现场凿岩爆破危险因素的影响,并进一步提出了控制措施。研究结果表明,在景区溶洞及邻近水源保护的敏感环境下,爆破振动与抛掷飞石依旧是爆破作业的主要风险因素,通过采取数码雷管布设孔内分段延时爆破、机械辅助调整抛掷作业面,可有效降低爆破风险因素影响;同时,现场应加强场内弃渣、警戒公告等施工组织管理,避免爆渣污染丹江口水源、景区及航运流动人群受扰动等情况发生。研究从风险分析、设计优化、施工管理等方面总结形成了环境敏感区凿岩爆破风险控制关键技术,为类似环境项目提供施工借鉴。

3D激光扫描技术在凿岩台车隧道施工中的应用与分析

在隧道钻爆法施工中,需要严格控制超欠挖,使隧道实际轮廓尽可能与设计轮廓吻合,从而达到提高施工质量和降低施工成本的目的。通过3D激光扫描仪,智能凿岩台车能够快速、精确地实现定位;应用基于时间漂移原理的脉冲激光测距,获取点云数据,对点云数据处理后,重构隧道三维结构模型;应用切片算法,得到隧道轮廓断面图,得出超欠挖数据等成果。结果表明,在施工过程中,通过对3D激光扫描成果进行分析,能够快速判别引起超欠挖的原因,及时优化钻孔方案与爆破方案,为控制超欠挖提供支持,从而促进隧道施工信息化、智能化的发展,全面提高隧道施工水平。

冲击凿岩的凿入模型和凿入效率的波动力学解

本文通过实验和分析得出:衡量冲击凿岩系统匹配优劣的凿入效率无需考虑卸荷时岩石的弹回。并在此基础上,用应力波能量平衡的观点推导出了动凿入效率的表达式。结果表明:按应力波能量的观点求得的动凿入效率与按静功观点求得的凿入效率是一致的,从而证实了静功法求动凿入效率的可行性.

小汪沟铁矿凿岩台车掘进成本优化分析

为解决金属矿硬岩巷道掘进速度慢的问题,并响应“机械化换人、自动化减人”的号召,越来越多矿井采用凿岩台车替换人工手持风钻提高穿孔效率,从而提升爆破掘进速度,但在具体实施过程中的经济成本是否合理并不可知。以小汪沟铁矿为例,分析对比了该矿井采用人工凿岩和台车凿岩的各项成本,采用最优化理论分析了巷道进尺与掘进成本之间的关系。经过研究发现,凿岩台车每米进尺比人工凿岩节省914.87元;当进尺低于3 269 m时,采用人工凿岩成本更低;当进尺高于3 269 m时,建议采用台车凿岩。

凿岩台车三角钻臂运动学研究

针对凿岩台车中三角钻臂结构控制困难的问题,提出了一种新的解决方法。首先,建立了三角钻臂的三维模型,运用逼近法和代数法对其进行了正逆运动学求解。其次,基于三角钻臂的几何结构,应用机器人坐标系变换方法,确定了目标点位的空间坐标,并以此计算出三角钻臂两支臂油缸伸缩量的精确表达式。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

西康高铁秦岭太兴山隧道凿岩台车钻爆试验研究

基于凿岩台车应用现状,针对采用凿岩台车钻孔爆破时平均线性超挖量大等问题,选取西康高速铁路(西安—安康)秦岭太兴山隧道左洞进口Ⅲ级围岩段(DK23+075—DK23+155)作为凿岩台车钻爆法试验段。首先针对周边孔外插角大和掏槽孔深度受限情况,将凿岩台车两侧机械臂长度由7.1 m缩短至6.1 m。然后制定了精准钻孔措施。基于与该隧道同等围岩级别地段手风钻钻孔爆破施工经验,经过现场3个循环的凿岩台车钻爆试验,确定掏槽形式为两级斜孔掏槽,把电子雷管起爆时间设置为导爆管雷管奇数段位的起爆时间,按照掏槽孔、辅助孔、内圈孔、周边孔和底板孔的顺序依次起爆。经实施,爆破施工进尺可达3.4~3.6 m,周边孔爆破后炮痕保留率90%以上,断面平均线性超挖量仅19.9 cm。与凿岩台车配套的药卷直径宜在40~45 mm取值。

基于PNN神经网络的凿岩台车电液控制系统故障诊断研究

针对凿岩台车电液控制系统故障诊断效率低的问题,该文提出一种结合故障树分析法和概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)的故障诊断方法。首先,基于电液控制系统的结构和工作原理构建其故障树模型;然后通过对故障树模型进行定性分析,确定其最小割集和典型故障种类,以选取的典型故障种类的关键参数构建故障征兆矩阵,通过PNN神经网络对该矩阵进行训练和计算,实现对系统典型故障状态的自动识别。实验结果表明,该文方法的平均诊断时间为1.2 s,平均诊断准确率为80%,能够快速准确地定位系统故障,可满足凿岩台车电液控制系统故障诊断的工程实际需求。

无监督学习型凿岩钻臂逆运动学求解方法

凿岩台车钻臂智能寻孔控制对提升凿岩钻孔作业精度和效率具有重要意义,逆运动学求解是实现钻臂精确快速寻孔控制的核心.现有解析法或数值法无法满足复杂钻臂逆运动学求解精度或时间效率要求,而传统神经网络方法依赖于标签数据,求解结果的可靠性较低.针对上述问题,本文提出一种考虑安全约束的无监督学习型神经网络逆运动学求解方法.区别于传统解法,该方法不依赖标签数据,直接将期望钻臂末端位姿作为网络输入,以实际末端位姿与期望末端位姿的差异作为优化目标,通过梯度下降驱动网络更新.同时,为确保关节位置的安全性,本文构造了安全碰撞惩罚,将罚项引入到求解目标函数中,促使网络输出的关节量满足特定环境的约束条件.上述的研究方法不仅提高了逆运动学求解的精度,而且显著降低了逆运动学解的碰撞率.实验结果表明,使用无监督学习型神经网络逆运动学求解方法所求得的寻孔误差均值在5~7 mm之间,相较于监督学习型方法,逆运动学求解精度提升约70.72%;引入约束后,该方法在不损失求解精度的前提下,逆运动学解的碰撞率降低了90.28%.

三臂凿岩台车液力机械传动系统的牵引性能

三臂凿岩台车在隧道作业时,路面平整度低、负载波动大,导致牵引性能输出不稳定。在三臂凿岩台车动力总成的基础上,建立了液力机械系统的功率平衡理论与力学平衡方程。进一步,开展了三臂凿岩台车的发动机外特性和液力变矩器原始特性实验,研究了共同工作的输入特性和输出特性。建立了三臂凿岩台车的动力传动系统仿真模型,同时开展了整机牵引性能实验。整车实验与仿真计算对比结果表明:一挡、二挡、三挡最大牵引力误差分别为1.8%,2.4%,1.7%,最大车速误差分别为2.1%,1.9%,2.3%,验证了三臂凿岩台车的牵引性能理论,对复杂工况下工程车辆牵引性能研究具有一定的指导意义。

为提高地下矿山凿岩技术水平而奋斗

分析表明,目前苏联地下矿山使用的自行式钻机和凿岩台车60％以上是进口的。此情况的主要原因是国内优质风动凿岩机和液压凿岩机的生产能力不足,品种不能适应各种采矿技术条件的要求。

凿岩机器人的国内外研究现状

就隧道开挖的自动化凿岩设备——凿岩机器人的研究,在指出了凿岩机器人发展的原因的基础上,在总体上详细介绍了其国内外研究现状,并指出了凿岩机器人的发展研究方向。

液压台车凿岩

液压冲击式凿岩机钻孔已越来越广泛地得到使用。但风动凿岩机一般还是适用的,它对任何凿岩台车不需特殊装置,而液压凿岩机对动力系统及控制系统均有特殊的要求。以下介绍法国产液压凿岩台车的使用经验。铀矿山法国原子能委员会核材料总公司经营三个采铀区:克鲁齐尔、旺代、埃劳,共有38台Eimco-Secoma凿岩台车用于凿岩及锚固作业。

地下矿山凿岩设备的发展历程

地下凿岩设备在现代地下矿山中占有举足轻重的地位。近年来 ,地下凿岩设备的研制非常活跃 ,发展迅速。论述了地下凿岩设备的发展历史。

完善凿岩台车工艺 提高采矿机械化效率

介绍了凿岩台车在井下开采中的应用概况、凿岩效率以及使用经验。对凿岩台车的生产能力、效率、技术性能及安全可靠性等亦作了详细说明。

提高液压凿岩设备深孔凿岩精度的途径

本文叙述了深孔凿岩精度高低对深孔凿岩爆破产生的影响和原因，指出提高液压凿岩设备深孔凿岩精度的途径。