基于KT系列芯片的钻孔成像仪探头电路设计

针对钻孔成像仪在小孔径、无自然光钻孔内应用的实际工况环境,进行了钻孔成像仪探头稳压电路、光源驱动电路和灯板电路的需求分析与设计。从实际需求出发,设计了基于KTB8370芯片的稳压电路、基于KTD3113芯片的LED光源驱动电路,同时,考虑到钻孔内无自然光且空间狭小的情况,灯板电路选择了照射范围小,但照射距离远的高亮白色直插型LED作为照明光源。实验室测试及现场试验结果表明,设计的稳压电路与光源驱动电路连续长时间运行无故障,5 V输出电压误差为1.04%,3.3 V输出电压误差为0.88%,灯板工作电流仅为15 mA,电路工作稳定、运行可靠、技术参数符合设计要求;灯板光源照度达到3 196 Lux,满足探头照明需求。经现场试验测试,钻孔内壁及裂隙水清晰可见,表明电路设计与实现符合预期。

钻孔成像仪探头光源驱动与稳压电路设计实现

针对钻孔内的空间相对狭小且黑暗,自然光源无法进入,成像仪探头不同功能具有不同工作电压的情况,进行了钻孔成像仪探头光源驱动与稳压电路设计。结合钻孔现场实际使用环境以及对光源的要求,选用单色性好、发光亮度高的直插式DIP封装LED灯作为成像仪探头的光源,并依据探头结构设计了光源灯板电路。基于MP3310芯片设计了LED光源驱动电路,基于SGM61230芯片设计了稳压电路。实验室测试验证结果表明:探头光源亮度满足成像仪视频录制的照明需求,设计的光源驱动与稳压电路工作稳定、可靠,可保证成像仪探头在使用现场的视频采集质量以及工作的稳定性。

基于LT3591的钻孔成像仪探头光源设计与应用

针对钻孔成像仪观测自然光源无法进入的钻孔内部图像信息的需求,进行了钻孔成像仪探头中光源的电路设计。结合钻孔成像仪的应用环境和条件,选用低功耗、发光效率高、寿命长的发光二极管作为成像仪探头的照明器件,设计了照明灯板电路。基于LT3591芯片设计了发光二极管驱动电路,基于低压差瞬态响应的稳压芯片LT1963设计了稳压电路。通过试验验证了光源的稳定性、可靠性,测试了光源照度,并进行现场应用试验验证了本光源方案的设计能够为钻孔成像仪获取黑暗环境下钻孔内部图像提供有效照明。

钻孔成像仪在掘进工作面的应用

为更准确的对巷道顶板岩性进行探测,阳煤一矿推广使用了矿用钻孔成像仪进行窥视。该钻孔成像仪可提供清晰的图片和视频,代替了原钻孔取芯工艺,为地质资料的收集提供了条件,为巷道顶板支护设计提供了参考依据。

ZXZ20(A)型矿用钻孔成像仪的应用与分析

为准确掌握工作面顶板岩性资料,一矿采用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像仪进行顶板岩性分析,该成像仪能实现对钻孔的窥视,通过视频和图片可以直观看到顶板岩性及完整情况,软件分析后提供柱状资料,为巷道顶板管理和支护设计提供了依据。

CXK12(A)矿用钻孔成像仪在阳煤一矿的应用探讨

针对CXK12(A)矿用钻孔成像仪特点、组成、工作原理、技术参数进行分析,通过钻孔成像仪使用情况,总结了使用中应该需要注意的问题。采用矿用钻孔成像仪分析顶板及岩性资料后,可直观地对岩性进行探测及分析,从而为工作面顶板提供基础数据,为巷道设计及施工提供资料。

基于Android系统的矿用钻孔成像仪软件开发

为进一步加强钻孔精细探测能力,开发了一款基于Android系统的矿用本安型钻孔成像仪软件。通过对现有设备硬件采集到的视频、深度和角度信息做深入的数据挖掘与融合,实现钻孔图像采集、图像展开、探头姿态、二维轨迹和三维轨迹等多源钻孔观测功能;设计了一套“映射变换”算法对图像展开功能进行优化,提升图像展开速度137%,实现了钻孔图像展开实时化;引入基于JNI与边缘计算思想的通信接口技术,将电子罗盘与深度计数器的数据预处理放在硬件接口内完成,降低主机负载4.6%。实验表明,成像仪软件可充分发挥钻孔成像仪主机的硬件性能,提高井下钻孔观测施工效率。

急倾斜煤层端面顶板稳定性分析

急倾斜顶板矿压显现规律复杂,并且急倾斜煤层在形成过程中由于受到构造运动的强烈挤压,煤层及其顶底板中节理、裂隙等软弱面比较发育,易失稳垮落,支护不当时易发生片帮与冒顶事故。针对急倾斜煤层开采端面顶板破碎情况严重影响安全生产,以陈蛮庄煤矿3402工作面为工程背景,进行顶板孔观测、构建顶板力学模型、理论分析、数值模拟等,进一步分析了急倾斜煤层端面顶板稳定性。研究结果表明:急倾斜煤层工作面顶板比较破碎,易造成顶板垮落事故,影响液压支架的支护能力,进而引起频繁的煤壁片帮,造成安全事故;工作面上部由于充填不充分,应力集中程度仍然随着工作面推进距离的增加而增大。造成急倾斜煤层端面顶板破坏程度较严重;针对急倾斜煤层端面顶板破断特征规律,通过建立急倾斜煤层采场的物理模型,经过理论公式计算出顶板初次来压步距L,最大拉应力与顶板岩层抗拉强度比较得出急倾斜煤层顶板破碎的根本原因。

煤矿井下孔内事故可视处理技术在青龙煤矿的应用

钻具掉落是煤矿井下定向钻孔施工中一种常见的孔内事故,针对现有处理措施存在过程不可视、措施盲目性和易发生二次孔内事故问题,提出了一种煤矿井下孔内事故可视处理技术。在分析试验事故钻孔情况的基础上,介绍了孔内事故可视处理技术的技术原理和配套装置,选用了合理的事故处理钻具组合,并制定了事故可视化处理流程。在青龙煤矿钻具掉落事故钻孔进行了应用试验,成功打捞出孔内落鱼。应用试验表明:矿用钻孔成像仪人工推送深度达143m,顺利获取了孔内落鱼的图像和视频信息,对孔内情况进行了辅助判断,满足孔内事故处理可视化的要求。

矿用双路可控本质安全型电源模块

煤矿井下设备和仪器对于安全有着特殊的要求,电源模块是保证煤矿井下设备安全稳定运行的关键组成部件。基于矿用钻孔成像仪对供电电源可靠性、稳定性、多路可控的需求,提出一种矿用双路可控本质安全型电源模块的设计和研究。采用高转换效率、输出电压及输出电流可调节的低压差线性稳压芯片和高精度、可调节过压和过流保护集成芯片,结合电池组、升压、降压和二级保护等方式进行了电路设计,并通过试验验证了电源模块的可靠性和稳定性,测试结果表明,该设计电源安全、可靠、稳定。电源模块的最大短路电流、最大容性负载、最大感性负载均符合GB3836.4—2010的本安要求,能够满足CXK 12矿用钻孔成像仪的使用需求。

火辅矿213石门围岩松动测试分析

随着我国煤矿大规模的持续开采,矿山巷道变形问题也日益突出,火辅矿213石门由于受到12#煤层的采动影响,巷道变形严重,支护困难.采用CXK6矿用本安型钻孔成像仪对213石门围岩破碎情况进行了探测,并通过FLAC3D模拟分析了21125工作面对213石门的影响范围以及213石门不同深度的围岩应力情况,最终提出了213石门支护对策.