锚杆钻车运行中支护承载结构及围岩受力变形分析

目的针对单轨液压锚杆钻车运行过程中支护承载结构及围岩受力变形难以观测分析的问题。方法利用研发的CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车,结合长城五矿1902S回风巷巷道现场情况综合分析钻车在大断面大倾角巷道动态运行的支护、承载及围岩协同受力变形特征。结果研究表明,钻车运行过程中吊挂板的受力变形在悬吊点处均达到峰值,工字钢在悬吊点的部分位移最小,与钻车直接接触的部分受力最大;锚索中部主要受到拉应力,靠近巷道一侧主要受到剪应力,而巷道两帮的锚杆拉应力主要分布在靠近巷道内部一侧;巷道顶板悬吊点处位移最大,两帮靠近顶板位移高于底板处,而巷道偏向低帮处底板的位移大于高帮处;以单轨液压锚杆钻车为核心的新型配套工艺可以有效控制围岩变形,支护效果良好,比传统以掘锚一体机为中心的机器化工艺掘进效率更高。结论研究明确了CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车在实际应用的可行性,解决了现有掘锚一体机难以在复杂地质条件下大断面煤巷自动化掘进支护的问题,提升了煤巷支护效果掘进效率,为CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车的现场应用提供了理论依据。

基于EBZ260M改进的平动式锚杆钻机的模态分析

平动式锚杆钻机是在EBZ260M型锚杆钻机的基础上改进而成,其采用双摆动油缸的设计不仅提高了操作的效率还降低了操作难度。该钻机在工作中工况多变、受力复杂,其动力学性能直接影响设备工作效率和稳定性。通过在典型工况下使用SolidWorks和ANSYS软件进行模态分析,结果表明:力臂长度对锚杆钻机的影响较大,最低的固有频率约为20 Hz,高于其断续工作的最大频率11.983 Hz,不会发生共振。

掘锚机用可升降帮锚杆钻机

介绍了一种可升降的帮锚杆钻机,该钻机包括联接底座、主架体、升降滑块、帮钻机主体、油缸等,主架体设于联接底座上,并与联接底座滑动联接;升降滑块与主架体滑动联接,钻机主体与升降滑块相联。该钻机回转间隙小,摆动精度高,且整体机构更紧凑、占用空间小,灵活性和效率更高。

CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车在伯方煤矿中的应用

传统采用气动锚杆钻机进行井下锚网支护的安全性能差、支护效率低、劳动强度大,且其最大扭矩力不能满足顶板锚杆扭矩力要求。为提高掘进工作面锚网支护质量,伯方煤矿在3306回风顺槽成功引进CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车,该钻车具有钻进功能全面、安全性好、工作效率高、工人劳动强度低等优点,应用前景广阔。

煤矿用电动锚杆钻车研制

针对煤矿巷道局部支护失效、使用单体锚杆钻机进行人工补打作业且工人劳动强度大、施工环境差、人力施工侧帮高位锚杆钻孔较为困难的问题,研制了适用于煤矿巷道补打锚杆的轮式电动锚杆钻车。从煤矿井下补打锚杆支护作业需求及电动锚杆钻车技术要求出发,介绍了钻车总体方案设计思路,设计了零污染新能源电驱胶轮式底盘、锚固施工作业全流程自动化工作装置、相关液压动力及电控变压系统。该钻车实现了安全高效自动化锚固施工,为煤矿井下巷道局部支护失效锚杆补打作业科学高效施工提供了装备保障。

两臂锚杆钻车用智能电液控制升降平台开发

两臂锚杆钻车的特点为体积小、整机灵活机动,与传统的四臂、六臂锚杆钻车相比机身较短,但是锚护巷道断面不变。在锚护作业时,整机重心存在偏前的突出问题,甚至会引发向前倾覆的危险。提出一种智能电液控制升降平台与两臂锚杆钻车相配套,根据锚护定位要求,通过智能化电液控制系统调节,实现对锚护钻臂的智能化精准竖直升降,可解决两臂锚杆钻车由于整机机动性与灵活性要求整机钻臂长度尺寸受限条件下钻臂提升高度不能受限的问题,避免了整机倾覆的危险。

基于扰动观测器的液压锚杆钻臂自适应神经网络跟踪控制

在井下复杂工况条件下,液压锚杆钻机的一些物理变量往往难以测得,且会随周围环境发生变化,这些时变参数会对控制性能产生影响。针对复杂多样的液压锚杆钻臂,首先通过状态变换得到锚杆钻臂位移系统模型空间表达式;然后采用神经网络径向基函数对未知不确定项进行逼近,并采用动态曲面技术解决计算复杂问题;最后设计了一种新型扰动观测器来估计由外部扰动和神经网络误差,结合反步法递推出控制器。根据Lyapunov函数证明系统是半全局稳定的,跟踪误差收敛至零点附近。通过与传统PID控制仿真对比,该控制器的控制精度、稳定性和鲁棒性均有显著提升。

巷道掘进液压锚杆钻机自动控制系统设计

针对煤矿巷道掘进液压锚杆钻机作业中存在的自动化程度不高、作业效率较低等问题,提出以PLC技术为基础的液压锚杆钻机自动化控制系统。该系统可实现对锚杆钻机的自动化控制,具有操作简单、性能稳定等优点。该系统由PLC、变频器、传感器和执行机构等部分组成,其中PLC负责接收传感器信号并控制变频器工作,以保证传感器工作的准确性和稳定性;传感器负责采集液压锚杆钻机工作时所处位置的温度和压力信息,并将这些数据传递至执行机构来完成锚杆钻机的自动钻进和回退操作。试验结果表明,在应用该系统后,锚杆钻机工作效率明显提升,有利于进一步缩短施工周期。

锚杆钻机钻臂摆角自适应控制研究

为了实现锚杆钻机钻臂摆角的自适应控制,基于动力学理论,分别设计了滑膜控制器和补偿控制器。负载运行实践中,钻臂转角位置和系统跟踪差值均趋于稳定状态,实现自适应控制的同时,系统稳定运行,为高质量支护提供了便利。

新型锚杆钻车电磁抓网机构的研究

针对司马矿井下巷道铺网及锚杆设置效率较低,严重影响了巷道掘进效率问题,提出一种新的锚杆钻车,通过设计含有电磁铁的抓网机构,实现对不同网版的自动抓取;通过双臂锚护机构实现多角度的锚护作业;通过增加补偿套筒,使锚护机构能够适应不同的顶板条件,保证支护的稳定性;引入了三维建模仿真分析的方法对电磁抓网机构和双臂锚护机构的设计合理性进行了分析,确定了锚杆钻车电磁抓网的技术参数和各模块之间的工作协调性。实际应用表明,该新型锚杆钻车能够实现抓网、锚护的同时自动化控制作业,能够将井下巷道成巷效率提升12.4%。

窄机身锚钻机器人静力学特性对锚入深度的影响研究

窄机身锚钻机器人作为行业特有的狭小作业面快速掘进专用设备,其工作主体结构在推进凿岩作业时受到反向推力作用,导致工作平面内的锚入深度受到不同程度的影响。为此研究了窄机身锚钻机器人锚钻作业时的静力学特性,明确了不同锚钻角度下结构的静变形对锚杆锚入深度的影响,用以提高设备的锚钻作业精度与工作效率。

旋转冲击型液压锚杆钻机锚杆的力学分析

文章对旋转冲击型液压锚杆钻机的锚杆进行力学分析,首先构建锚杆的三维模型,其次采用有限元分析方法,详细分析锚杆在受到旋转冲击力时的工作机理、应力分布及潜在失效模式。结果表明,锚杆在钎杆与钎头接触处存在应力集中现象,此处可能会成为后期工作中的潜在危险面。最后进行模态分析,揭示锚杆固有频率与锚杆尺寸之间的关系,以期为锚杆的设计和优化提供科学依据,进而提升旋转冲击型液压锚杆钻机的性能和安全性。

智能化锚杆钻车电磁型自动抓网装置的设计开发

针对现有煤矿井下锚杆钻车抓网速度慢,铺网效率低,参与人员多等问题,根据智能化锚杆钻车的基本要求,提出了一种智能化锚杆钻车自动抓网装置的设计方案。根据锚网属性,采用多直流电磁铁均匀分布吸网模式实现锚网的自动抓取。基于SolidWorks对抓网装置进行了三维建模,以确定各构成单元之间的工作协调性。通过理论计算获得了直流电磁铁的相关参数,为选择电磁铁提供理论依据。基于ANSYS Workbench有限元仿真平台分析了直流电磁铁吸合面处于不同位置时对锚网的吸力大小,验证了理论计算和布局方式选择的正确性。最后,搭建了实验平台,对自动抓网装置技术方案进行了实验验证。结果表明:电磁铁位置布局设计合理,吸力大小满足锚网稳定抓取及自由移动的技术要求。

低矮型锚杆钻车的研制

随着煤矿的不断开采,薄煤层的开采量逐渐增加,但受现有装备的外形尺寸限制还沿用人工支护的方式,造成整个巷道掘进速度缓慢。针对以上问题研制了低矮型锚杆钻车,其适应巷道高度为1.7~3.8 m,该设备在神东、陕北等地的成功应用,解决了煤矿在薄煤层开采过程中采掘失衡的问题。

锚杆支护过程中不同参数对其抗剪性能的影响

基于锚杆支护抗剪性能对围岩稳定性的重要作用,研究了锚杆支护抗剪性能的机理及失效形式,采用加载实验的方式对锚杆支护中施加的预紧力及钻孔直径的影响作用进行分析,为锚杆支护的设计使用提供参考,提高巷道围岩的稳定性。

锚杆钻车关键元部件试验台研制

为满足锚杆钻车关键元部件(油缸和马达)在车间试验要求,提高关键元部件在井下使用可靠性,开发一种锚杆钻车关键元部件试验台。该试验台主要包括液压系统、电气系统和加载系统,可同时对多个执行元件(回转马达和推进油缸)进行加载试验,并通过对加载系统的参数(加载扭矩和加载力)调整,实现对执行元件的规则载荷和不规则载荷的加载试验。在加载试验过程中实时采集执行元件(回转马达和推进油缸)的转速、力、扭矩、位移、速度、温度等参数。该试验台满足锚钻设备综合性能测试,可实现远程操作,操作方便,已用于锚杆钻车关键元部件性能测试。

三轴水泥土搅拌桩止水帷幕与锚索钻杆施工组合应用技术

针对拟建场地地质条件较差,尤其是场地内分布有多层地下水和厚层粘性土层(多为粉质),并存在换填地基的基坑支护与降水工程。采用了一种三轴水泥土搅拌桩止水帷幕与锚索钻杆施工组合运用技术,消除了地质原因带来的对基坑支护与降水的不利影响,保证安全,为后续施工提供便利,对同类型地质条件下的基坑支护与降水工程有借鉴意义。

锚杆钻车干式除尘系统可靠性分配研究

介绍了基于有限空间气流作用的锚杆钻车干式除尘系统及可靠性分配理论。基于煤机研发行业特点和可靠性应用实际,完成了除尘系统可靠性分配方法的优选。将除尘系统划分为7个可靠性组元并建立了系统串联模型。结合质保期和工作制,计算了除尘系统MTBF、故障率。分别应用评分分配法、重要度和复杂度分配法,完成了除尘系统7个组元的可靠度分配。通过对比组元与系统的故障率,验证了除尘系统两种可靠性分配方法的有效性。分配结果表明,除尘系统评分分配法、重要度和复杂度分配法的结果具有一致性。提升除尘系统可靠性的关键在于提升除尘动力装置、除尘箱的可靠性。

河台金矿水泥砂浆锚杆固帮的运用分析

河台金矿的采矿方法主要是浅孔留矿法．在采矿过程中造成较大的损失和贫化及在大量出矿过程中造成较大的二次贫化．通过深入的调查研究，分析其产生的主要原因，提出采用水泥砂浆锚杆固帮的技术。

预应力锚固技术在洪家渡水电站洞式溢洪道中的应用

洪家渡水电站洞式溢洪道的断面尺寸为14.00 m×21.54 m,其进口边坡为顺向坡;洞身自上游至下游穿越的地层有永宁镇灰岩、九级滩页岩、玉龙山灰岩,其中灰岩段岩溶发育,页岩段岩性软弱、易风化;出口边坡高达148 m。为确保进出口边坡和洞身不良地质条件洞段围岩的稳定性,工程采用了预应力锚索和自钻式预应力锚杆等预应力锚固技术,并进行了观测。本文对洪家渡水电站预应力加固设计、施工及观测作了简要介绍。