煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备及应用

分析煤巷掘进技术与装备现状及存在的问题,介绍研发的钻锚一体化快速掘进新模式、新技术、新装备及井下应用效果。研发出钻锚一体化锚杆支护技术与设备,包括钻锚一体化锚杆、泵注式锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统树脂锚固锚杆安装6道工序简化为1道连续工序,实现了锚杆自动化“一键”打设,单根锚杆作业时间由原来5~6 min减少为3 min。研发出自动化喷涂支护技术与装备,包括高强、速凝、抗变形喷涂护表材料,抗拉强度超过9 MPa,断裂伸长率超过100%,黏结强度高于3 MPa;研发出6自由度喷涂系统,可实现随掘自动化快速喷涂作业。研发出巷道随掘变形动态监测技术与系统,实现随掘大粉尘、多干扰、低照度环境下的巷道表面变形监测,监测精度能够满足围岩稳定性评价要求。提出煤巷掘支锚运分区并行协同快速掘进新模式,研制出钻锚一体化快速掘进成套装备。对试验矿井陕西陕煤曹家滩煤矿回采巷道掘进过程中围岩位移和稳定性进行了监测,在时间上,巷道掘出2~3 h后80%以上的围岩位移已经发生;在空间上,距离掘进工作面相当于2倍巷道宽度的位置,90%以上的围岩位移已经完成。快速掘进引起的巷道围岩位移在很短时间内就基本完成,要求支护必须及时且快速。在曹家滩煤矿10 m超大采高综采工作面特大断面回采巷道完成近6000 m的巷道掘进工程,打设钻锚一体化锚杆60000余根。锚杆施工时间、支护用工人数及作业人员劳动强度大幅降低,掘进速度、效率及自动化水平显著提高。试验巷道顶板位移量小、完整稳定,支护效果良好。煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备井下试验取得成功,具备了特大断面煤巷月掘进进尺1500~2000 m的能力。

煤矿巷道快速掘进工艺研究

煤炭资源是中国的重要资源之一,煤炭采掘主要依赖于巷道快速掘进工艺。然而,当前的巷道掘进工艺在提高采煤效率的同时,也存在着安全隐患、污染等问题。因此,有必要研究开发新的煤矿巷道快速掘进工艺,以提高采煤效率、降低采掘成本、减少污染、保障煤炭采掘的安全性。分析了影响煤矿巷道掘进速度的主要因素,通过阐述掘进施工过程使用的掘进机械和支护结构,提出了有针对性的改进和优化措施,以期为煤矿巷道快速掘进作业提供一定的理论和实践指导。

鑫顺煤业迎采强扰动巷道围岩稳定性控制研究

为解决迎采对掘沿空掘巷过程中巷道围岩变形严重、支护困难等问题,以山西煤炭进出口集团左权鑫顺煤业某一轨道顺槽为研究对象,采用钻孔窥视和数值模拟等方法,研究了迎采对掘迎采强扰动巷道围岩稳定性控制的问题,确定巷道的支护方案为锚杆+锚索+锚网以及W型钢带等相互配合的联合支护方法。现场应用后对围岩变形进行监测,结果表明该支护措施有效抑制了围岩变形,达到了很好的支护效果。

露天煤矿挖掘机虚拟仿真培训系统

为了更加系统、智能、规范地对露天煤矿大型作业设备人员进行培训,设计开发了一套具备高沉浸度、深交互的露天煤矿挖掘机虚拟仿真培训系统。论述了系统设计中的虚拟建模、人机交互控制、数据包开发等关键技术,并详细介绍了露天煤矿挖掘机虚拟仿真培训系统的具体功能。与传统培训方式相比,该培训系统将受训人员置于高度真实的虚拟环境中,实时模拟挖掘机采掘作业,高效完成挖掘机日常训练任务,为露天煤矿减少培训事故、提高挖掘机培训效率、促进露天煤矿智能化提供了技术支持。

综掘机截割部混合动力系统的设计与仿真分析

为解决综掘机传动动力传动系统在遇到煤岩条件突变工况时对系统零部件冲击较大且能量利用率低的问题,提出了混合动力传动系统的总体方案,并根据实际工况具体设计了液压系统中蓄能器和液压马达的选型,机械系统中扭矩耦合齿轮的参数;基于AMESim软件对混合动力传动系统的性能进行了验证,达到了预期的效果。

露天煤矿挖掘机模拟驾驶仿真系统的研发与应用

文章旨在开发一套综合露天煤矿挖掘机模拟驾驶系统,涵盖操控信号采集、虚拟驾驶环境创建、液压杆机构仿真以及土层挖掘等多个关键模块。通过对挖掘机操控、地形特征等方面的深入模拟,实现了对支撑区的准确模拟,同时,对可挖掘区进行动态调整,提高了挖掘过程的模拟表现力,为挖掘机培训提供了高效的虚拟环境,也可供相关工程技术人员参考。

尔林兔煤矿智能化掘进系统规划设计

智能掘进系统掘进是煤矿智能化建设的重要环节。以汇能集团尔林兔煤矿智能化综掘工作面建设为例,对掘进系统的超前探测、支护系统、钻锚系统、运输系统和远程集控系统等进行了智能化规划设计,可为尔林兔矿建设安全、高效、快速的掘进工作面提供技术指导。

供水管线穿越潇河沉管工程施工方案

论述了晋中供水有限责任公司东山水源地供水管线穿越潇河沉管工程的施工方案,采用沉管的施工方法有效地解决了该项目施工场地限制的问题,减少了河槽大开挖及河道导流的工程量,充分体现了沉管法施工的优势。对沉管法施工工艺进行了介绍,对其技术要点进行了详细介绍。

慈林山煤业沿空掘巷让压支护技术应用

为解决小煤柱沿空掘巷煤柱支承应力较大以及采空区顶板坚硬岩层断裂产生动载破坏围岩支护的问题,对慈林山煤矿15208工作面运输顺槽沿空掘巷支护存在的问题进行分析,开展单泡让压管和双泡让压管抗压试验,同时优化锚杆、锚索的施工。结果表明让压管能够提高锚索的延伸率,在压力显现时能够吸收围岩传递的能量,保证锚杆、锚索的有效性;在此基础上对帮锚索的优化能保证支护强度的同时还能提高生产效率并降低支护成本。

某斗轮挖掘机研发

斗轮挖掘机是采、运、排连续开采工艺中完成采掘工作的重要设备,重点分析了某斗轮挖掘机研发,包括主要技术参数、工作原理及组成、机械系统、电气系统、液压和干油集中润滑系统,开发出具有自主知识产权的斗轮挖掘机,打破国外企业对同规格斗轮挖掘机技术垄断,以期该研究为相关行业提供技术参考。

液电混合驱动轮式挖掘机行走系统特性分析

轮式挖掘机行走时,行驶速度变化频繁,负载的剧烈变化导致发动机效率低下;制动时动能由机械制动器消耗,大量机械能转化为热能,能量损失严重。为此,提出液电混合驱动轮式挖掘机行走系统,采用高能效的伺服电机控制行走速度,液压泵/马达与蓄能器组合,回收制动动能,并在加速等大功率工况辅助电机驱动行走系统。对系统的工作原理进行参数设计,制定驱动与制动控制策略,建立原机行走系统与所提系统的多学科联合仿真模型,进行仿真分析。结果表明:相同工况下,与原机行走系统相比,液电混合驱动行走系统能耗降低了56.5%,高效回收了制动动能。

钢板桩振动贯入诱发场地动力响应分析

钢板桩是基坑开挖围护结构的主要形式之一,其振动贯入土体过程中可能诱发周围场地动力扰动,从而引发一系列工程环境问题。采用有限元模拟探究了黏土场地拉森钢板桩振动打入施工对周围环境的影响规律。首先,采用南水静力模型和哈丁动力模型分别描述场地土的静、动力学特性,并将其植入数值模拟软件;其次,开展了钢板桩振动贯入过程数值模拟,研究了激振频率与工程环境扰动的相关性。结果表明,钢板桩凸侧的土体振动速度一般大于凹侧土体,桩体贯入对径向、竖向扰动比切向大;钢板桩周围土体振动速度随距离增大而呈指数式衰减,随激振频率提高而降低;与振源距离越小处的土体其振动速度受频率的影响越大。

软土地基文物建筑正下方基坑支护设计与实践

以上海某文物保护建筑修缮及改造工程为背景,对软土地区复杂环境条件下文物建筑正下方地下空间开发过程中涉及的基坑支护设计及施工进行了介绍。该基坑形状不规则,紧邻周边建筑物、内管线及众多树木,周边环境条件复杂。基坑支护设计过程中一方面需要考虑到对文物建筑的保护,另一方面要求尽可能减少对周边环境的影响。针对本工程特点,基坑围护结构采用拉森钢板桩结合一道水平型钢支撑;型钢支撑通过锚板与文物建筑基础托换梁结构相连接,保证水平荷载的传递。为减少围护体施工对文物建筑本身及周边环境的影响,拉森钢板桩采用微扰动沉桩工艺;现场测试及对建筑沉降的监测结果表明,该工艺可有效降低沉桩施工对周边环境影响,本项目采用的设计方案和技术措施有效的保证了文物建筑及周边环境的安全,可为类似项目提供借鉴。

煤矿掘进工作面自动化技术研究

科技的进步提高了煤矿掘进技术水平,促使煤炭行业朝着越来越自动化、智能化的方向发展。煤矿掘进工作面应用自动化技术,极有利于煤炭资源的生产,给煤矿企业带来更好的经济效益。主要介绍了煤矿掘进工作面自动化技术应用的必要性,阐述了影响煤矿掘进工作面自动化开采的一些因素,详细分析了煤矿掘进工作面几种自动化关键技术,为煤矿的发展起到积极的作用。

阀控液电复合驱动挖掘机回转系统设计及能效分析

液电复合驱动系统具有高能量回收率优势,进出口独立阀控可以实现良好抗负载效果,综合两者的优势设计了进出口独立阀控液电复合驱动挖掘机回转系统,给出了双闭环比例-积分-微分(PID)控制策略,并开展仿真测试分析。研究结果表明:与传统回转系统相比,在液电复合驱动回转系统中液压缸速度与位移过渡平稳、运行稳定,具有更高的速度和位移精度,同时也降低了震荡与超调。在2~8 s时间段内,回转在工作装置重力下完成内收,液压缸进出口控制阀形成了全开状态,利用蓄能器回收重力势能。与传统液压回转系统相比,在一个周期条件下,液电复合驱动挖掘机可以节能约20 kJ,具有明显的节能效果。该研究有助于提高挖掘机的使用效率,对后续的整车控制优化奠定了一定的理论基础。

基于EBZ-318(H)综掘机实现岩巷快速掘进技术的应用

为了提高岩巷单进水平,缓解采掘接替紧张局面,从设备选型、支护设计、施工工艺、层位选择、劳动组织等方面进行研究,提出适用于陈四楼煤矿的岩巷综掘成套技术,并在十八采区带式输送机巷进行试验。试验表明:矿用EBZ-318(H)掘进机显著提高岩巷掘进速度,单月最高进尺达到206 m,创造了永煤公司岩巷单进最高纪录。

特厚煤层综放沿空掘巷合理时机分析

为确定特厚煤层综放面大空间开采条件下沿空掘巷合理时机,以晋能控股煤业集团塔山煤矿特厚煤层生产地质条件为研究背景,采用理论分析、现场地表移动观测、反演分析等方法,分析了综放面覆岩结构特征及运动规律、采动覆岩稳定时间,从而确定沿空掘巷合理时机。研究结果表明:大同矿区特厚煤层综放开采低位关键层形成悬臂梁结构、在中高位形成砌体梁结构;该矿石炭系特厚煤层综放面采动覆岩整体稳定时间约为1年,端部结构稳定时间一般为3~6个月,距煤层越近,覆岩运动对端部结构的影响越大。沿空巷道应在相邻工作面采空区覆岩整体稳定后掘进。

水下开挖机器人液压系统设计与应用

水下开挖机器人是针对沉井施工作业所研发的特种工程机械,其液压驱动系统的设计至关重要。文中根据机器人各部分机构特点,采用理论计算和仿真分析的方法求解出各液压执行元件的受力特性;综合分析现有工程机械常用液压系统特点,针对水下开挖机器人各执行器作业要求,设计了负载敏感泵和比例多路阀结合的LUDV系统作为其液压系统;最后对机器人整机进行调试和应用。结果表明:水下开挖机器人液压系统在实际工作中表现稳定,满足工程应用要求。

大断面巷道快速开口施工工艺优化

针对正明煤矿上煤组集中辅运巷施工时因巷道断面大,导致在施工过程中掘进效率低、掘进后煤矸运输难度大以及围岩控制效果差等技术难题,通过技术研究,决定对巷道开口前30 m采取分层聚能爆破施工工艺,并对开口处巷道顶板采取钢棚砌碹为主、超前支护为辅的综合围岩控制技术。通过实际应用效果来看,采取分层聚能爆破施工后,解决了全断面一次性光面爆破时爆破震动大、爆破效果差等难题,采取综合围岩控制技术后,提高了巷道开口阶段围岩稳定性,大断面巷道掘进速度由原来的3.2 m/d提高至6.0 m/d,取得了显著应用成效。

地铁近距离平行隧道有限元数值模拟

对近距离双孔平行隧道,不同的开挖顺序会有不同的结果。第二孔隧道是在第一孔隧道扰动之后的地层中修建的,地层刚度条件不再对称,第二孔隧道的修建又对已建的第一孔隧道有影响,这一影响又与围岩类别、隧道间的间距、开挖和支护方式等因素有关,应用ANSYS程序对这些因素进行了分析,揭示了这类隧道在开挖之后地表和拱顶下沉的规律。分析表明,第二孔隧道的掘进对已修建的第一孔隧道有较大的影响,这时的分析结果既不同于单孔隧道,也不同于交错重叠隧道。