新型螺旋钻采煤机的设计及试验

针对旧式螺旋钻采煤机工作过程存在机组体积庞大笨重、拆装钻杆难度大、效率低等问题,设计出一种适合400~500 mm厚极薄煤层开采的新型螺旋钻采煤机。采用四钻头结构,通过左右钻杆传递动力给前端传动齿轮箱,带动四个钻头同时钻进。该采煤机在试验过程中取得了良好的效果,提高了工作效率,降低了工人的劳动强度。

薄煤层螺旋钻机开采工艺的研究

为提升对薄煤层综采工作面煤层的开采效率和安全性,对薄煤层开采的螺旋钻机结构及开采原理分析的基础上,从理论层面分析了薄煤层开采的钻采宽度和煤柱宽度的设计依据;分别通过理论计算和数值模拟仿真手段,确定了钻采宽度和煤柱宽度两项关键开采工艺参数,对指导薄煤层的高效开采奠定理论基础。

大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔工艺研究与应用

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决由于垮孔、塌孔造成的卡钻、埋钻问题,可有效提高碎软煤层钻进深度。揭示了螺旋型三棱钻杆不同孔深段所需风压:孔深0~50 m时风压为0.44 MPa、孔深50~100 m时风压为0.53 MPa、孔深100~150 m时风压为0.61 MPa、孔深150~200 m时风压为0.67 MPa,并提出一套适用于大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔钻进施工工艺。针对2130煤矿25222运输巷,在下帮施工20个下向长钻孔并开展了下向长钻孔排采试验,在排采的60 d内,甲烷抽采纯流量前10 d由0.10 m^(3)/min快速降低至0.04 m^(3)/min、之后30 d由0.04 m^(3)/min缓慢降低至0.02 m^(3)/min、最后20 d由0.02 m^(3)/min缓慢增加至0.04 m^(3)/min,达到了排采试验目标。试验结果表明,采用三棱螺旋钻杆+中风压排渣钻孔工艺能够有效解决常规回转钻进成孔率低、孔深浅、工期长的问题,利用下向长钻孔解决工作面条带瓦斯抽采在新疆艾维尔沟矿区的推广应用奠定了基础。

8#高地应力区煤层钻孔施工工艺优化与应用

为解决马兰矿高地应力区域顺层钻孔施工困难、成孔效果差的问题,运用理论分析、数值模拟、现场调研等手段,探究适合马兰矿高地应力区域钻孔钻进工艺,主要结论:引进新型ZYW-1900R型螺旋钻机,将水力排渣优化为压风排渣和自排渣,巷帮实体煤壁内破碎重点防护区段深度为14 m,采取注浆加固工艺降低钻孔施工难度,18506皮带巷采用优化后的钻进工艺在孔深、成孔率以及施工效率方面都有极大提高。

基于人工鱼群算法的螺旋钻采煤机二次破碎率最低的参数优化设计

为了减小螺旋钻采煤机二次破碎率,选择螺旋输送机构的内径、螺旋叶片导程、螺旋叶片升角以及螺旋叶片厚度为设计参数,以螺旋输送机构二次破碎率最低为优化目标,采用人工鱼群算法(AFSA)对螺旋输送机构进行参数优化。优化结果表明,在输送机构外径不变、且保证结构强度与刚度要求和不堵塞等条件下,螺旋钻采煤机的二次破碎率减少了11.56%,煤流循环系数降低了3.65%。

基于GAAA算法的螺旋钻采煤机输送机构参数的优化

为改善螺旋钻采煤机的输送性能,提高其输送效率,以螺旋输送机构的内径、螺距、螺旋升角、中心杆的强度以及转速为设计变量,选择输送机构的输煤生产率最大和能耗最低作为优化目标,采用遗传算法和蚂蚁算法的混合算法(GAAA算法)对螺旋输送机构进行参数优化。优化结果表明,在输送机构外径和螺旋叶片厚度保持不变的情况下,在保证结构强度与刚度要求和不发生堵塞等条件下,螺旋钻采煤机的输煤生产率提高了23.17%,输送效率提高了12.93%。

螺旋钻采煤机承压输送数学模型及仿真研究

通过对螺旋钻采煤机煤颗粒运动及受力分析,利用CFD软件建立螺旋钻采煤机承压输送数学模型,并研究承压输送机压差、介质流变参数、几何结构参数对输送效率的影响规律。研究结果表明:进出口压差决定煤颗粒的驱动方式,输送效率随进出口压差增加而增加;不同进出口压差下输送效率随螺距与内径这比增加而增加,扭矩随螺距与内径这比增加而减少。

螺旋钻采煤机输送机构的振动频率

研究螺旋钻采煤机输送机构的振动特性,通过假设与简化建立了输送机构的振动模型,根据机械振动学原理建立输送机构固有频率和振型的数学模型,运用MATLAB软件求其前五阶的振型,获得了各阶固有振型的变化规律,分析了输送机构的结构参数和运动参数对固有振动频率的影响。结果表明:输送机构的振动频率随其长度、内径、螺旋升角和转速的增加而减小,随叶片厚度和外径的增加而增大。此研究为合理设计螺旋输送机构的结构参数、运动参数和降低输送机构及其整机的振动提供了参考。

螺旋钻采煤机输送机构振动频率的计算与分析

为了研究螺旋钻采煤机输送机构工作过程的振动,根据Lyapunov理论建立了用欧拉角描述的振动动力学方程,应用ANSYS软件建立了基于APDL语言的参数化有限元仿真模型,利用两种方法对某型螺旋钻采煤机输送机构的振动频率进行了计算和仿真,得到了输送机构前五阶的振动频率和最大振幅等效云图。其中通过ANSYS振动分析显示:横向共振发生在X和Z方向,最大共振振幅分别发生在500、100 Hz处,纵向共振发生在Y向,最大共振振幅发生在500 Hz处,其中X方向振幅最大,Z向振幅最小;应力云图显示,输送机构的底部应力较小,顶部应力较大,主轴与螺旋叶片交接处的应力最大,磨损及变形严重。研究表明:Lyapunov理论模型思路清晰,计算简便,而ANSYS模型使用灵活方便、求得结果直观明显,但计算精度与单元类型的选取、网格划分精度和振动提取方法有关。两种方法求得结果的最大误差为9.9%,能够反映其振动情况。

螺旋钻进技术在松软煤层瓦斯抽采中的应用

介绍了螺旋钻进技术基本原理,结合工程实例总结出松软煤层瓦斯抽采螺旋钻进施工中必须注意的几个问题,并对螺旋钻进技术进行了展望。

基于遗传算法的螺旋钻采煤机传动部优化设计

利用遗传算法在非线性规划问题优化中的优越性,对螺旋钻采煤机传动部减速器以体积最小建立数学模型,并进行优化得到优化解。其体积的减小对整机体积减小和巷道宽度减小有重要意义。

螺旋钻采煤机钻头的运动参数研究

为了研究螺旋钻采煤机钻头的运动参数对钻采的影响,采用数学建模的方法对该问题进行研究,通过钻头载荷的分析,建立钻采稳定性模型,螺旋钻采煤机的钻头运动参数是整机的钻采稳定性的重要因素。通过编制计算机程序,根据稳定性与载荷谱的模拟程序,求得运动参数的稳定性指标,对研究螺旋钻采煤机钻头运动参数具有较好的参考价值。

松软煤层螺旋钻杆钻进中的吸钻卡钻力学机理

针对在突出松软煤层钻进过程中常出现的吸钻卡钻现象,以水平钻孔为例,通过分析螺旋钻杆钻进过程中钻粉在螺旋叶片间的运动规律,确定了当钻进产生煤粉量大于钻杆排出能力时,易因煤粉大量积压产生吸钻卡钻现象的力学机理。从控制钻进速度,减少钻粉生产量的角度提出了防止钻进过程中吸钻卡钻方法。计算出直径Φ42 mm和Φ75 mm两种钻孔施工时为防止吸钻卡钻的临界钻进速度。经过在鹤壁六矿2123上顺槽、2143下顺槽试验,取得了很好的效果,表明在突出松软煤层螺旋钻进成孔过程中控制钻进速度是可行的。

细长窄煤柱破坏机理的数值分析

对特厚煤层条件下采用螺旋钻机开采细长窄煤柱的破坏过程进行了数值模拟。模拟结果再现了开采过程中煤柱破坏发生、发展直至塑性区贯通破坏的全过程,并从应力场演化分析了煤柱破坏过程的应力分布特征及破坏机理。

国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展

世界拥有丰富的薄煤层储量,但采储量相对较少。随着中厚及厚煤层的日益减少,薄煤层开采成为一个发展趋势。文章主要讲述了国内外薄煤层主要开采技术及设备的现状,主要的薄煤层开采工艺有滚筒采煤机采煤法、螺旋钻采煤法、刨煤机采煤法。文章介绍了这些工艺以及相关设备现状,以及未来的发展趋势。

Φ420mm插接式密封型螺旋钻杆的研制

Φ420 mm插接式密封型螺旋钻杆是为满足煤层中利用螺旋钻具钻进近水平大直径钻孔的需要而研制的。介绍了其设计、加工和应用等情况。

浅埋薄煤层钻采煤柱稳定性与破坏机理研究

对埋深50 m薄煤层采用螺旋钻开采的FLAC3D数值模拟,从采场和煤柱的应力分布、塑性区分布规律入手,探究了煤柱宽度尺寸改变时采场和煤柱的稳定性和破坏形式。研究表明:采场和煤柱受水平应力影响极小,主要为竖直方向应力且破坏形式主要为剪切破坏,煤柱内应力弹性核区随煤柱宽度减小而减小,弹性核区内应力峰值逐渐增大直到临界失稳时增幅不大,煤柱宽度尺寸对其稳定性影响很大。

螺旋钻采煤机的结构原理和使用实践

本文介绍了从乌克兰引进的BSHK 2DM型薄煤层用螺旋钻采煤机的结构、原理、工作面配套设备和开采工艺,以及该设备在新汶矿业集团的使用情况,并对螺旋钻采煤机在薄煤层的使用前景提出了几点看法。

全液压螺旋钻采煤机钻杆联接装置设计研究

在现场调研的前提下,利用Pro/E软件建立了钻杆联接装置的虚拟样机,并进行了装置的运动学仿真。钻杆联接装置理论上解决钻杆连接困难的问题,以减少螺旋钻杆联接时间,提高钻机的煤炭开采效率。

关于薄煤层开采的现行经验及其发展问题的探索

本文重点阐述了薄煤层开采的有效方法和实行条件，并对薄煤层开采提出新的发展方向。螺旋采煤法是一种新型的无人工作面采煤方法，可将煤层可采厚度由0．6．-0．8m下延到0．4m，对开采松软煤层有极高的推广应用价值。