煤矿用自动控制钻机的设计研究

来源 :2016中国煤炭学会钻探工程专业委员会学术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:biantaitai
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本文研制的自动控制钻机,将抓取式机械手、分体式钻杆箱、双夹持器及自动控制系统集成应用,解决了传统钻机操作复杂、工人劳动强度大的问题.为实现自动输送钻杆和放回钻杆的功能,将抓取式机械手及分体式钻杆箱的联合应用;为完成自动拆卸钻杆接头螺纹,采用双夹持器与动力头配合;为实现一键全自动钻进,自动控制系统可自动判定岩石与煤层硬度,自动控制钻进压力.以某型钻机为例,将以上各系统及钻机主机集成在两个履带车上,形成双体式履带钻机.实验室及现场试验结果表明:该钻机自动化程度高,性能可靠,可大幅降低工人的劳动强度.
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针对煤矿井下大直径顶板高位水平定向长钻孔施工中常规钻杆出现粘扣、弯曲、断裂等问题,分析了钻杆柱的工作状态,明确了钻杆失效的主要原因,通过优化螺纹牙型和接头连接形式,研制了φ73高韧性高强度钻杆;建立了大直径高位长钻孔钻杆柱受力模型和有限元分析模型,确定了钻杆受力边界条件,验证了钻杆施工安全性;通过现场试验,该钻杆抗弯能力强,解决了定向钻孔扩孔钻进时钻杆断裂、粘扣等问题,满足了大直径高位定向长钻孔的
设计了一种分负载格构式煤层气车载钻机的钻塔,并采用数值模拟的方法进行了强度校核,根据有限元分析结果,优化了钻塔斜支撑结构,使钻塔上部的变形量降低30%,等效应力降低40%;改进了钻塔腹杆结构,使钻塔上部的变形量降低14%.
ZMK5530TZJ100型车载钻机是针对地面煤层气水平钻孔孔和矿山应急救援孔施工需要研制的一款专用钻机,具备施工2000m多分支煤层气抽采孔的能力.首先介绍了车载钻机的设计思路、结构特点和性能参数,重点介绍了车载钻机动力头、给进装置等主要执行机构的结构特点,对车载钻机在晋城寺河矿的施工应用情况做了详细描述.
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