Finite Element Analysis of Jumbo Rig Assembly for Tunneling

This paper describes the force acting the assembly of the jumbo rig for tunneling.The finite element analysis is used to calculate this machine structure on its different working states.

全智能三臂凿岩台车全面推动隧道施工机械化分析

近年来,随着我国社会经济的不断发展,我国陆地交通运输体系变得愈加完善,新建高速公路工程数量增多,很多高速公路施工需要穿越山体,其中,隧道施工成为重点和难点。在过去,隧道施工主要依靠人工操作机械设备并配合纯人工方式展开,作业效率低,人为影响因素多。在智能技术支撑下,全智能三臂凿岩台车应运而生,其可根据系统设计实现智能化施工,极大地减少了人工劳动力的投入,并提高了隧道施工质量。基于此,分析了全智能三臂凿岩台车的系统组成与工作范围,分析设备运行过程控制,结合某案例探究隧道施工方法,旨在保障隧道施工质量、效率、安全。

坑道钻机推拉力测试技术研究与应用

在设计研究坑道钻机推拉力测试装置时,采用一种球铰结构,方便钻杆与测试装置之间连接,提升调试效率;由于球铰的自由度高,且无附加扭矩,测试精度高;将推拉力变换成坑道钻机与测试装置之间的内力,对地基要求较低,成本低,方便实施。电气系统采用友好界面,具有曲线绘制、打印报表或曲线功能。经实际测试,测试装置满足坑道钻机的测试要求。

深埋隧洞强岩爆段水锤钻机超前应力释放试验研究

岩爆是深埋隧洞地质学科的世界难题,对岩体的超前钻孔,能够使围岩结构内部应力起到一定的释放作用,降低洞室开挖扰动施工过程中岩爆产生的等级和频次。通过钻孔范围空间核算和钻臂优化改装对引汉济渭岭南TBM掘进过程中强岩爆段进行水锤钻机超前应力释放试验,经现场试作前后微震监测系统能量值对比,结果表明:通过水锤钻机超前应力释放,能够在一定程度上降低岩爆的等级、强度和破坏范围,减小了支护工程量,降低了滞后性岩爆发生的概率,能为埋深不断加大的TBM岩爆掘进段后续工程施工和类似工程提供参考。

煤矿坑道钻机状态监测与故障诊断技术研究现状及展望

煤矿坑道钻机自动化和智能化程度的提高、作业范围和应用场景的扩展,使其系统复杂性和工作环境恶劣程度随之增加,对煤矿坑道钻机可靠性提出新的挑战。为有效降低因钻机故障带来的安全风险,提升钻机全寿命周期的任务品质,煤矿坑道钻机状态监测与故障诊断技术应运而生。首先从钻机状态参数采集、数据处理、诊断方法、系统应用等四个方面对煤矿坑道钻机关键系统状态监测和故障诊断技术研究现状进行总结分析,然后在故障预测与健康管理(prognostics and health management, PHM)技术基本概念的基础上根据集中式与分布式结合的方式提出了坑道钻机PHM技术框架,最后对煤矿坑道钻机PHM技术发展趋势进行展望,旨在为新一代煤矿坑道钻机及相关煤矿机械装备PHM技术的研究开展提供参考和借鉴。

锚固钻机力学特性分析及参数优化设计

为保证巷道快速掘进系统的安全、稳定、高效进行,钻机锚固单元的结构强度及设计合理性至关重要;首先根据实际工况条件,构建锚固单元钻进过程力学模型,得到钻杆钻进阻力及阻力矩相互关系;利用Ansys对锚固单元结构强度进行可靠性分析,验证结构设计合理性;通过构建钻进过程钻杆振动学模型,利用Abaqus分析锚固单元在有预应力下的模态规律,与Matlab联合求解钻进过程横向振动位移、速度及加速度,验证钻杆钻进不同岩层时,其速度、加速度可作为判别煤岩属性的数值特征;利用DesignExploer优化模块对锚固单元结构进行优化,优化后的锚固单元在保证应力、形变及共振频率皆满足要求情况下,质量降低了6.24%,实现了锚固单元结构的优化;通过锚固钻进相似试验验证,可得到优化后的锚固部件满足强度要求;钻进不同围岩时,锚固钻进钻杆振动响应明显,该结论可作为煤岩识别的理论基础,为实现自动锚固提供先行条件。

锚杆台车工作臂设计及作业空间分析与验证

为解决隧道锚杆施作效率低、风险高等问题,设计了一种新型的锚杆台车工作臂,以满足隧道锚杆机械化快速施作的需求。采用钻臂加三工位的组合结构设计,可在隧道内一次定位后实现钻孔、注浆和锚护一体化作业。为求解和验证工作臂的作业空间,基于改进D-H法建立工作臂数学模型,并利用Matlab机器人工具箱Robotic Toolbox,结合蒙特卡洛法求出工作臂的作业空间点云图和其作业空间参数,并对作业空间边界优化和空间包络,以直观的三维空间曲面图显示出其作业空间。最后,建立隧道断面函数和其三维曲面模型与锚杆台车工作臂作业空间点云包络图,在Matlab中进行联合仿真。仿真结果表明锚杆台车工作臂结构设计和作业空间参数满足隧道断面锚杆施作要求,为同类型的设计和作业空间的求解验证提供了一种可行性方案。

煤矿坑道钻机用钻杆丝扣卸扣器设计与研究

设计了一种用于拆卸带有扳手槽的钻杆丝扣的卸扣器,卸扣器由驱动组件和传动组件组成。驱动组件由主动钻杆和驱动块组成;传动组件由传动体和锁钩组成。传动体上设计了作用面与驱动块,保证主动钻杆正方形外平面与待卸钻杆扳手槽平面之间夹角在0~22.5°时都可以顺利安装传动组件;在卸扣器上设计了锁钩,保证了卸扣器在使用过程中的安全性。

煤矿井下坑道钻机自动卸杆装置研究

煤矿坑道钻孔施工工具有较大的危险性,具体表现为孔位较高、开孔角度大等特征,因此在装卸钻杆过程中存在较大的困难,尤其是在操作不当的情况下,就会引发安全隐患,严重威胁施工人员的身心健康。由此对煤矿井下坑道钻机自动卸杆装置进行研究设计,使其控制系统更加科学合理。这种装置结构可以通过智能控制器进行操作,因此可以更好地适应各种复杂的地质施工条件,不需要人工也能完成钻孔作业,钻孔效率得到保证,作业安全性自然也得以提高,将会成为未来作业中一种重要的形式。

双曲臂凿岩台车在铁路隧道建设中的应用

双曲臂凿岩台车WD200E具有操作简单、功能强大、运行平稳的特点,适用于多种工况的施工。结合隧道工程项目施工实例,论述该型台车的结构组成和功能特点,分析施工过程中的关键方法,并指出根据工程地质结构进行适应性改进的方法。通过评估施工效果,验证了该型台车的工作先进性。

坑道钻机滑动式调角装置设计与应用

针对以往坑道钻机调角装置存在调角效率低、工人劳动强度大的问题,开发了滑动式调角装置。经过理论计算和材料选型,完成了详细设计并应用于ZDY6000LD(B)型全液压坑道钻机。该钻机完成了总进尺为7776 m的现场工业性试验,验证了该调角装置结构设计的合理性。

ZDY3200S坑道钻机立柱断裂原因分析及优化设计

应用Unigraphics NX软件对ZDY3200S坑道钻机前立柱进行三维建模,根据钻机主机结构进行立柱受力分析,确立了立柱简化计算模型。应用有限元计算软件对导入立柱模型进行应力计算,分析了钻机立柱根部在施工过程中断裂原因。应用Unigraphics NX软件对立柱进行优化设计,优化设计后的立柱模型经有限元分析计算可以满足强度要求。

坑道钻机副泵组轴承座自润滑系统设计

针对现有副泵组轴承座受限于煤矿井下条件,人工定期加注润滑油不便和密封圈损坏后漏油不易发觉的问题,特别是分体钻机履带化系列副泵组遮挡严重,该问题更加突出,容易导致副泵组损坏,钻机不能正常作业,影响钻孔施工。设计了一种副泵组轴承座自润滑系统,该系统不需要人工干预,有效解决了副泵组的润滑问题,提高了钻机的可靠性。

桥梁桩基采用全套筒全回转钻机施工对既有隧道的影响分析

文章以某新建市政桥梁邻近既有隧道桩基施工为例,为确保桥梁桩基施工中既有隧道的安全,从桩基施工工艺出发,建立三维数值模型,对传统桩基施工和全套筒全回转钻机施工进行了对比分析。结果表明:全套筒全回转钻机施工显著降低了既有隧道的变形,是一种有效的施工工艺。同时提出全套筒全回转钻机施工方案和既有隧道监测方案,为同类工程提供了可参考案例和指导。

旋挖钻机快速构建生命救援通道探析

基于2021年8月份云南某地隧道关门坍塌事故救援,介绍小导坑救援、大口径水平钻机救援和旋挖钻机竖井救援3套方案的制定和实施,最终使用旋挖钻机开挖竖井,人工破除隧道拱顶初支钢筋混凝土后,将被困隧道77小时的5人全部救出;分析救援工作暴露出的问题,并提出建议,这是首次使用旋挖钻机开挖竖井形成通道成功救援的案例。

生产矿井爆炸材料库建设选址及施工工艺优化技术研究

章村矿作为一个老矿井,原建设爆炸材料发放硐室不能满足生产需要,需要另行选址建设爆炸材料库。针对建设选址面临的外部巷道、硐室密集交错,采空区众多,施工期间通风、出渣等系统布置困难的难题,通过对矿井生产地质情况认真调查,选取了围岩稳定、有利于布置掘进期间各生产系统、以及对现有生产系统影响最小的区域布置爆炸材料库,同时,施工期间,通过反井钻机施工一立风眼,不仅加快了施工速度,且节省了巷道掘进工程量。

C6多功能钻机在喀斯特地貌隧道超前地质预报中的应用

卡萨格兰地C6多功能钻机凭借着数据自动采集装置、钻进效率高、环保等优势,既可提高对隧道围岩前方地质判断的准确度,对喀斯特地貌隧道施工提前把脉,为制订隧道施工方案、现场施工提供有效依据,降低施工风险,又可以保障施工进度以及施工人员的身体健康和安全。文章基于C6多功能钻机在现场的钻进数据及参数,对比分析了相同段落内的地质雷达报告及现场实际掘进情况,验证了C6多功能钻机在超前地质预报中的适用性。

基于末端杆件螺旋运动的凿岩机械臂孔序规划

根据隧道炮孔设计,进行孔序规划,是对凿岩机械臂进行自动控制所需要解决的一个问题。针对这一问题,以机械臂末端杆件的螺旋运动来定义其运动轨迹,用螺旋运动轨迹的曲线长度来定义机械臂将末端执行器从一个孔位运送到另一个孔位所付出的代价,以此代价为基础建立目标函数,用蚁群算法进行问题求解,得到机械臂运动的孔序规划。利用对偶四元数法推导了机械臂末端杆件螺旋运动参数的计算公式。仿真验证了轨迹求解算法,得到的轨迹平滑、连续;针对某隧道断面64组炮孔设计,利用蚁群算法进行左右两个机械臂的孔序规划仿真,得到了合理的规划结果。

ZDY1000G型全液压坑道钻机的设计

ZDY1000G型全液压坑道钻机是一款主要面向坑道勘探而设计的装备,可用于煤矿瓦斯抽放孔、探放水孔和其他工程钻孔的施工。介绍了该钻机的设计思路、机械系统和液压系统,并对具有复合缓冲张紧装置的双油缸链条倍速给进机构和具有减压钻进功能的双泵液压系统进行了详细描述。

钻机转速与配油套密封性能关系的研究

配油套是全液压坑道钻机中重要的密封元件,其密封性能的好坏直接影响到液压系统效率的高低。论文通过对钻机转速和配油套密封性能关系的试验研究,得出了配油套泄漏量和主轴转速之间的关系,并结合煤矿坑道钻探钻进工艺的要求,提出了钻机在不同工况下合理的回转速度。