西康高铁秦岭太兴山隧道凿岩台车钻爆试验研究

基于凿岩台车应用现状,针对采用凿岩台车钻孔爆破时平均线性超挖量大等问题,选取西康高速铁路(西安—安康)秦岭太兴山隧道左洞进口Ⅲ级围岩段(DK23+075—DK23+155)作为凿岩台车钻爆法试验段。首先针对周边孔外插角大和掏槽孔深度受限情况,将凿岩台车两侧机械臂长度由7.1 m缩短至6.1 m。然后制定了精准钻孔措施。基于与该隧道同等围岩级别地段手风钻钻孔爆破施工经验,经过现场3个循环的凿岩台车钻爆试验,确定掏槽形式为两级斜孔掏槽,把电子雷管起爆时间设置为导爆管雷管奇数段位的起爆时间,按照掏槽孔、辅助孔、内圈孔、周边孔和底板孔的顺序依次起爆。经实施,爆破施工进尺可达3.4~3.6 m,周边孔爆破后炮痕保留率90%以上,断面平均线性超挖量仅19.9 cm。与凿岩台车配套的药卷直径宜在40~45 mm取值。

ZDY20000LK型钻机研制及应用

为解决冲击地压矿井煤帮大直径卸压钻孔只能通过一次钻孔及多次扩孔施工工艺,才能达到预期卸压要求的问题,研发了ZDY20000LK型煤帮大直径卸压钻孔钻机,该钻机具备自动上、卸钻杆和800 m远控功能,能够提高工人施工时的安全性和降低工人劳动强度。此外,研究了钻机配套用Ф260 mm大螺旋插接式钻杆和Ф300 mm塔式PDC钻头,满足一次成孔直径300 mm的煤帮卸压钻孔要求。工业性试验表明:钻机平均钻进效率达到10 min/m,最大孔深81 m,充分验证了钻机结构、液压系统和远控系统的可靠性和稳定性。电磁波CT探测表明:大直径卸压钻孔,弱化了煤体,使得巷道支承压力区的煤体冲击危险性明显减小,且施工卸压钻孔的间距越小其卸压效果越好。研究成果对于大直径卸压钻孔装备的研制及冲击地压矿井卸压钻孔施工具有借鉴意义。

潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻理论与方案研究

自动防卡钻控制是潜孔钻机凿岩过程的一个关键控制技术,它直接影响机器的性能指标。本文在分析了目前已有的潜孔钻机防卡钻方案及其卡钻机理的基础上,提出了利用推进压力突然下降的信号控制推进系统回退来预防溶洞卡钻,利用回转压力的缓变信号无级控制推进系统推进力及推进速度来预防缓变卡钻和利用回转压力突变信号控制推进系统回退来预防裂隙卡钻的综合自动防卡钻控制方案,并对其控制规则进行了理论研究。本文所提出的潜孔钻机综合自动防卡钻控制系统稳定,能够实现自动预防各类卡钻控制,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。

凿岩台车自动化控制系统的发展、现状及展望

综述了凿岩台车自动控制系统的发展历程,以Atlas最新推出的全电脑控制凿岩台车为例,介绍了台车自动控制系统的现状。提出模块化的软硬件设计,分布式控制,网络服务和三维图形显示技术是凿岩台车计算机控制系统的进一步发展方向。介绍了我国第一台隧道凿岩机器人控制系统,提出了进一步研究的几个关键问题。

潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻控制

根据潜孔钻机凿岩过程卡钻机理的分析 ,提出了利用回转压力的缓变信号无级控制推进器推进力的预防卡钻控制和利用回转压力突变信号控制推进器回退的综合自动防卡钻控制 ,并对其控制规则进行了理论研究。试验证明 ,该控制系统性能稳定 ,能够实现自动预防各类卡钻控制 ,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。

液压凿岩卡钎机理及自动防卡钎新方案

在分析液压凿岩卡钎机理的基础上，为提高液压凿岩过程自动防卡钎能力，提出了一种可预防各类卡钎的液压凿岩自动防卡方案，并设计了相应的液压控制系统，且对其进行了实验验证。理论和实验结果表明，新的自动防卡钎方案提高了凿岩自动防卡钎能力，具有重要实用价值。

自动滑动钻井控制系统的研究进展

鉴于旋转导向钻井工具所需费用高且对井眼尺寸的限制严格,国外研发了一种新型自动滑动钻井控制系统,即自动扭矩控制系统。该滑动钻井控制系统的硬件部分是一个与顶驱控制系统相连的地面控制系统,它采用扭矩摇摆技术通过顺时针与逆时针交互旋转钻柱顶部,以保持上部钻柱一直做切向运动,从而克服与导向马达问题有关的多种摩擦阻力。现场应用结果表明,该技术能使钻压平稳地传递给钻头,增加工具面定位优势,延长井下设备(马达、钻头、MWD等)的使用寿命,减小井眼轨迹的偏移和降低扭曲值,进而大幅提高钻井效率。

液压凿岩机恒功率自动换档控制理论和方案

在对液压凿岩机恒功率换档控制理论的研究基础上，提出了恒功率输出条件下利用液压凿岩机冲击压力的变化自动控制液压凿岩机换档方案，为液压凿岩过程全参数自适应最优控制提供了理论和技术基础．

液压凿岩台车开挖技术应用及经济分析工作探讨

为促进液压凿岩台车开挖技术在长大铁路隧道建设中的推广应用和经济分析工作的开展,对液压凿岩台车开挖技术的应用和经济分析工作要点进行探讨,对液压凿岩台车开挖技术中的超挖成因和经济分析工作基础资料收集等关键问题进行阐述和分析。通过探讨分析可知,应用液压凿岩台车开挖技术建设长大铁路隧道,技术上是可行的,经济上是合理的。

液压凿岩机主要研究现状概述

介绍了国内外液压凿岩机的主要研究现状,从提高凿孔速度和预防卡钎的角度对相关的研究成果进行了归纳,并分析了液压凿岩机的发展趋势。改变液压凿岩机结构及工作原理,实现独立无级调节冲击能和冲击频率,适应不同凿岩对象;从试验得到凿岩过程中最优的凿孔速度所对应的回转压力与推进压力的关系,研究控制两者关系的方法;分析了凿岩机卡钎的原因及类型,提出预防和处理各类卡钎的自动防卡方案。

一种新型防卡方法的研究

针对国内外现有全液压凿岩钻车的防卡方法所存在的问题，提出了一种新型Ａ，Ｂ阀防卡方法，并对由此而设计的防卡阀和防卡回路，在一次自动防卡工作循环全过程中的动态性能，进行了计算机数字仿真研究和试验研究．探索了几种旨在提高防卡反应快速性的途径．对防卡回路的设计和调试具有指导意义和实用价值．

液压凿岩钻车调频无线电遥控装置设计

介绍了液压凿岩钻车遥控技术的应用情况及无线电遥控装置的组成及基本原理,并设计了一套灵活、可靠的调频无线电遥控装置和软件控制系统,它的设计思路和实现方法对于现行液压凿岩钻车控制系统的改造具有参考价值。

凿岩钻进机械自动化发展现状及方向

介绍了凿岩钻进自动化的重要性，阐述了钻进自动化的发展历程。分析了钻车自动化的发展现状，指出了自动钻车科研工作的不足以及未来的发展方向。

液压凿岩机电气自动防卡钎系统

分析了液压凿岩机凿岩过程中出现的卡钎类型及产生的原因,总结比较了国内外几个防卡钎方案的优缺点,在此基础上提出了一种新的防卡钎方案-电气自动防卡系统。论述了新方案的主要特点,对提高凿岩机的防卡钎能力有着重要的理论意义。

一种液压凿岩钻车智能防卡钎控制系统研究

液压凿岩钻车在高速凿岩时,经常会出现卡钎现象。以瑞典Atlas Copco公司先进的液压凿岩钻车FlexiRoc T35/T40为研究对象,分析了液压凿岩钻车的智能防卡钎系统。研究利用回转压力缓变情况下无级控制推进系统推进力及推进速度来预防缓变卡钻,利用回转压力突变信号控制推进系统回退来预防卡钻,阐述了利用吹渣压力突变信号控制推进系统回退来预防卡钻的智能防卡控制系统的工作原理。对国产液压凿岩钻车的防卡功能设计方面有一定的实际意义和借鉴作用。

郑西高速伏牛山隧道的机械化施工技术研究

为保证高速公路山岭隧道施工质量和施工安全性并解决长大隧道工期受限的问题,拟采用机械化施工与光面爆破法相结合实现安全、质量可靠的隧道施工。针对隧道施工中钻爆法存在的隐患问题,以郑西高速伏牛山特长公路隧道施工作业为研究对象,研究以三臂凿岩台车为主的机械化施工工法,提出适合不同围岩情况的凿岩台车施工技术和爆破安全控制技术。结果表明,与传统的人工钻爆法相比,采用凿岩台车进行机械化施工,提高了钻孔的精度和施工人员安全性,还有效降低了施工经济成本,并形成了一套机械化安全可靠、质量可控、经济适用的开挖施工工法,有利于三臂凿岩台车在长大隧道中断面围岩机械化开挖施工中的应用与推广。

三臂凿岩台车开挖施工方法研究

三臂凿岩台车作为一种先进智能开挖装备,逐步在长大隧道施工中得到应用。三臂凿岩台车能够结合现场施工地质环境,运用三臂液压凿岩台车在施工机械配置、工序作业时间和工序衔接等方面的技术特点,有效地发挥三臂液压凿岩台车钻孔速度快、钻孔灵活性强、安全文明、液压冲击钻高效、成洞质量高的隧道开挖优势,确保了长大山岭硬岩围岩隧道安全、快速、高效施工,为长大隧道的施工设计和工程实践提供新的技术手段。

三臂凿岩台车施工技术在青岛胶州湾海底隧道中的应用研究

通过三臂液压凿岩台车在青岛胶州湾海底隧道施工中的应用研究,充分地发挥三臂液压凿岩台车作业范围大、灵活性强、空气粉尘污染小、安全文明、液压冲击钻高效的技术优势,不仅在Ⅱ,Ⅲ级围岩施工中体现了其无可比拟的优越性,而且在Ⅳ,Ⅴ级及破碎弱风化围岩施工中,也显示了其较强的适应性,实现了快速、优质、安全、高效施工。

凿岩台车采用长短眼配套控制隧道超挖技术

为有效降低施工成本,减小钻爆法隧道超挖量,提高钻爆施工技术及改进施工工艺,通过研究凿岩台车作业模式,分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时,由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等,钻凿周边眼时外插角不易控制,产生的隧道超挖往往较大。结合工程实践,通过对比凿岩台车在初期支护紧跟掌子面及不紧跟掌子面等不同施工工况下长短孔配套施工产生的超挖量,得出在保证施工安全的前提下,保留一定长度的隧道不进行初期支护施工钻孔,并采用长短孔配套钻孔爆破技术,可有效控制凿岩台车钻爆时隧道的超挖量。研究结果表明:采用长短孔配套钻孔时,Ⅱ、Ⅲ级围岩,Ⅳ级围岩,Ⅴ级围岩相比类似条件只采用长眼时的最大超挖量分别减少约12、19.5、21.5 cm。

基于推进压差和回转压力变化的钻孔参数自动匹配系统设计

为解决凿岩台车钻孔参数自动匹配的问题,对冲击回转凿岩形式的钻进过程进行建模仿真,分析不同推进压力、冲击压力和回转压力等凿岩参数对钻进效率的影响,获取最佳钻进状态下凿岩参数的匹配关系;在此基础上,设计基于推进压差和回转压力的钻孔参数自动匹配液压控制系统,并用于某型凿岩台车进行实测,验证以下结论:1)冲击压力能够随推进压差变化自动调整;2)随着回转压力变化,系统能够判别卡钎状态,并准确做出减缓钻孔速度、停止推进、开始回退等响应动作。