煤矿井下钻机关键控制方法优化与应用

针对现有电液控钻机上卸钻杆采用接近开关或时间延迟及拧卸扣采用压力传感器进行控制存在动作之间衔接不畅、误动作多、拧扣不紧导致泥浆压力建立不起来等问题,对钻机关键控制方法进行优化。机械臂组件和夹持器组件采用接近开关、位移传感器、旋转编码器和压力传感器协同控制方法,钻杆拧扣采用速度匹配方法,卸扣采用缓起浮动定距方法。通过工业性试验,钻机在钻孔过程中动作之间衔接流畅无卡顿,夹持器无空夹现象,机械臂组件移动准确到位,无拉、挤扣现象,提高了施工效率,有效延长了设备使用寿命。     

煤矿用自动钻机旋扣系统同步控制策略

煤矿用自动钻机在接、卸扣工况旋扣时存在因给进速度与动力头旋转速度不匹配,钻杆螺纹接头出现咬扣、撕扣及磨损过快等问题,迫切需要一种速度同步控制性能较好且适合运用于工程实际的控制方法。通过理论分析对比与试验,提出了基于非线性前馈补偿的复合同步控制策略,建立了该复合同步控制策略的数学模型,运用AMESim和Simulink对控制系统进行联合仿真验证,确认了该控制策略的可行性。以某型自动钻机为例,采用所提出的控制策略进行了钻杆重复接、卸扣试验。结果表明：旋扣时,给进系统与动力头旋转系统的同步性能良好,能很好的补偿系统负载非线性变化对同步特性的不利影响,同步性能满足接扣系统需求。研究有望为相关煤矿用自动钻机的设计提供参考。     

煤层气车载钻机多功能液压卸扣器的研制

针对目前煤层气(Coal Bed Methane,CBM)车载钻机施工现场所用卸扣器使用过程中出现的重量大、扭矩小、适用范围窄、使用步骤繁琐等问题,研制了一套多功能液压卸扣器,最大卸扣扭矩130 kNm,满足Φ73～400 mm钻杆、钻头、潜孔锤等钻具联接丝扣的卸扣需求,同时解决现有煤层气车载钻机在发生事故时,动力头与钻杆上部丝扣卸扣困难的问题。工业性试验表明该卸扣器卸扣能力强、结构轻便、适用钻具范围广,操作简便,提高了钻具卸扣效率,降低了工人劳动强度。     

深海底钻机动力头的钻杆自行抛弃和冲击卸扣机构

文章介绍了深海岩心取样钻机的主要部件动力头的结构及特点。根据深海钻进的特殊情况,专门在动力头上设计了钻杆自行抛弃机构和冲击卸扣机构。这两种机构可在发生卡钻事故钻机无法回收已经深入孔内的钻杆串时,可将其自行抛弃,或由于动力头扭矩液压马达出现故障不能拧卸钻杆时,冲击卸扣机构将对钻杆丝扣进行冲击使其松动而卸扣。文章重点介绍了钻杆自行抛弃机构和冲击卸扣机构的结构及工作原理。     

背钳在岩芯钻机上的应用前景

系统地介绍了顶驱钻机中背钳的卸扣原理,具有体积小、劳动强度低、保护钻杆等功能,其在岩芯钻机中作为卸扣装置有一定的应用前景。     

动力头式钻机机械卸扣方式

钻孔效率取决于纯钻进时间及装卸钻杆等方面的辅助工作时间,采用合理的卸扣方式将缩短辅助时间,从而提高工作效率。介绍了动力头式钻机的几种机械卸扣方式及其结构特点、操作程序,其中包括先卸钻杆下扣的上扣防松器、活动提篮上扣防松装置以及先卸钻杆上扣的上垫叉座装置。     

全液压坑道钻机自动上、下钻杆流程设计

全液压坑道钻机配套钻杆以螺纹联接为主,上、下钻杆流程在很大程度上决定了钻机的工作方式。与人工上、下钻杆相比,自动上、下钻杆流程复杂、动作较多。运用对象模型的方法对自动接扣、卸扣流程进行了详细的解析。根据流程的特点增设一个可摆动的夹持器,实现螺纹联接按设计顺序拆卸,根据常规钻机的特点设计了一套自动接扣、卸扣流程,为钻机实现自动化提供了理论依据。     

重庆探矿机械厂MGY-135L型履带式锚固钻机

1适用范围
　　MGY-135 L型履带式锚固钻机属全液压回转器式锚固工程钻机。该钻机适用于城市中基坑支护和控制建筑物位移的锚固工程。钻机是整体式的,并且配有履带行走底盘和夹持卸扣器。履带底盘移动迅速,找正孔位方便。夹持卸扣器可以自动拆卸钻杆和套管,降低了工人的劳动强度,提高拆卸效率。     

双管钻机夹持卸扣装置的有限元分析及优化

夹持卸扣装置是双管钻机的重要组成部分,主要用于夹持孔内钻具,配合回转器实现机械拧卸钻杆的功能,其性能的好坏将直接影响整机的性能、钻进效率以及钻孔质量等。为验证设计结构的功能和质量,缩短研发周期,提出应用ABAQUS软件对夹持卸扣装置进行有限元分析和优化。结果表明优化后的结构满足安全系数的要求,为夹持卸扣装置的结构设计和优化提供了借鉴,同时为双管钻机的整体可靠性提供了保障。     

基于AMESim双夹持器钻机卸扣联动液压系统仿真分析

针对煤矿用双夹持器全液压钻机的液压系统进行优化,设计了一种顺序阀组,实现了一键卸扣联动功能,简化了钻机的操作过程。利用AMESim软件对阀组所在液压系统进行仿真分析,通过卸扣器和卸扣油缸的位移、压力、流量与时间的关系,得到了顺序阀组的顺序特征,验证了其合理性和可靠性,为实际应用提供了理论基础。     

ZYWL-4000 SY型遥控钻机设计及关键技术研究

针对煤矿井下钻探工作环境恶劣,工人劳动强度大,容易发生安全事故的情况,设计开发了ZYWL-4000SY型遥控钻机,介绍了该钻机的总体方案,简述了钻机的基本性能参数和主要结构特点,并结合井下钻进施工的流程,详细论述了钻机的液压系统、自适应钻进技术及关键零部件的优化设计等关键技术问题。通过智能防卡钻技术,降低了钻进作业中因地压、瓦斯压力突变导致的抱钻等事故发生的概率,提高了接、卸扣过程中电控比例电磁阀的控制精度及增设溢流系统,满足了动力头钻进与旋转速度的匹配需求,使主动钻杆使用寿命延长2倍以上。通过四关节机械手实现了将钻杆箱中的钻杆准确运送至双夹持器,并与主动钻杆轴线保持一致,为接扣做好准备;并将夹持器卸完扣的钻杆准确送回至钻杆箱,代替人工操作。钻杆箱作为钻杆的盛放系统,与机械手配合实现了打钻和卸钻的完整结合,为钻机连续性工作提供了保障。通过对现场生产应用案例分析证明,遥控钻机可以通过机械手代替工人进行上下钻杆工作,实现一键自动化打钻卸钻,有效降低了工人的劳动强度,实现减人增效;钻机通过防卡钻程序控制钻进过程,有效避免卡钻事故的发生;通过遥控无线操作,避免施工过程中工人与钻机的接触,提高了钻机的安全系数。     

大直径钻孔用煤矿车载钻机研制及应用

为满足地面电缆孔和矿山地面救援孔等大直径深孔钻进的施工需要,对现有MDY-60型车载钻机结构进行分析研究,针对大直径深孔钻进对车载钻机的功能性要求,设计了大转矩回转器总成、大转矩卸扣装置和大开口孔口装置,最终形成了MDY-60A新型钻机及配套装置,并完成了性能测试及工业性试验。试验结果表明,改型后的钻机转矩大,上、卸扣效率高,孔口大直径钻具通过性好,可适用于空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进和定向钻进等多种钻探工艺,为高效安全钻孔施工提供了设备保障。     

煤矿用自动化钻机同步夹持机构改进设计与试验

为了提高自动化钻机夹持机构自身的对中性,解决夹持机构夹持中心与动力头回转中心偏离的问题,设计了一种煤矿井下自动化钻机用液压松紧型开放式同步夹持机构。根据自动化钻进对钻机夹持机构的功能要求,介绍了同步夹持机构的特点、结构组成和工作原理。对同步夹持机构的夹紧力、夹持油缸夹紧能力和卸扣油缸卸扣能力的进行校核计算,同时对同步夹持机构进行调试试验。结果表明,同步夹持机构改进设计和部件的参数选择满足自动化钻机的使用要求,为提高夹持机构的可靠性和自动化钻机的整体性能提供了保障。     

煤层气地面钻机液压卸扣大钳有限元分析与优化设计

液压卸扣大钳是煤层气地面钻机上用于拧卸钻杆的夹持装置,是关键的承载部件之一,其结构设计是否合理直接关系到钻机的安全性、可靠性和经济性。采用有限元分析软件ANSYS对其进行了强度和刚度的校核,根据分析结果提出了优化设计方案,对优化后的结构再次进行校核,结果表明结构的强度和刚度满足使用要求。     

ZYWL-4000SY履带式自动钻机双夹持器液压系统设计

煤矿巷道钻机施工过程中,工人频繁接触钻机,尤其在上、下钻杆过程中,手持钻杆接扣、卸扣存在很多安全隐患。通过对普通钻机人工上、下钻杆流程的分析,对双夹持器动作进行分解,设计开发了双夹持器的液压系统,并通过对双夹持器系统的压力和流量计算,完成了泵及多路阀等关键液压元件的选型。现场应用结果表明,所设计的液压系统运行稳定可靠,各个零部件动作协调一致,达到设计要求。     

基于响应面法的潜孔钻机卸扣钳卡瓦结构优化设计

卡瓦结构对于潜孔钻机卸扣过程中钻杆的变形有重要影响。采用有限元法对其夹持钻杆变形量进行分析,以减小卡瓦质量和钻杆变形量为目标,对卡瓦几何结构参数进行实验设计与响应面建模,在此基础上采用多目标优化遗传算法并结合实际工艺参数得到最优设计方案。优化后卡瓦结构在同等工况下卡瓦质量下降了27%,夹持钻杆变形量减少了31.9%,为潜孔钻机卸扣钳卡瓦设计提供了理论指导。     

全液压车载钻机回转系统设计

在分析全液压车载钻机回转系统负载特性的基础上,开发了双泵、双回路控制的液压控制系统,满足正常钻进时快速回转及慢速回转卸扣的需求。系统通过远程溢流阀实现定扭矩拧卸钻杆,保护钻具丝扣;设计了补油回路,回转器受到冲击时,油液会补充到正反转驱动油路,避免马达出现吸空现象。系统应用于ZMK5530TZJ60型车载钻机,在山西晋煤集团寺河矿施工完成1口多分支煤层气水平连通井,主孔深度1 358 m,验证了回转回路设计的合理性和可靠性。     

救援车载钻机钻具自动拧卸系统研制及应用

救援车载钻机施工大直径救援孔时需要频繁起下钻具,钻具自动拧卸系统作为钻机起下钻拧卸钻具的重要组成,其拧卸效率和可靠性直接影响救援钻孔的施工效率与施工安全。针对目前矿山救援车载钻机孔口平台难以满足大直径钻具通过性要求、钻具拧卸自动化水平低等问题,研发可满足大直径钻具通过及快速对中、夹持、自动拧卸功能集成于一体的钻具自动拧卸系统。研制了可与钻机快速拆装的大开口液压孔口装置,可以实时监测和调节孔口装置的水平度,并且满足孔内钻具承载和不同工况的起下钻施工要求。研制了具有双导轨结构的钻具自动拧卸装置,可以实现液压吊卡起下钻和顶驱加装双臂钻具起下钻两种施工工艺。经过结构仿真分析、型式检验和现场工业性试验,最终形成一套大通径、结构紧凑、具有高负荷承载力,可实现手、自一体化一键上卸扣作业,满足850 mm集束潜孔锤起下钻要求的钻具自动拧卸系统,提高了钻具拧卸效率,为救援钻孔的快速施工提供了可靠的装备保障。     

CTG-200型全液压工程钻机的研制与应用

本文针对目前市场上工程钻机施工过程中存在工艺适应性差、钻进效率低、能耗较高等问题,介绍了一种采用负载反馈系统的新型全液压工程钻机——CTG-200型工程钻机。其具有适应强、节能降耗、钻进行程长、起拔能力大及自动卸扣等优点。野外地质勘探结果表明,CTG-200型全液压工程钻机履带行走平稳,性能稳定,操作简单,给进辅助时间少,钻具提升速度快,拆卸钻具及多角度孔位施工方便快捷,很好地解决了工程施工过程中难以克服的问题。无疑,全液压工程钻机是解决当今钻探市场对钻机高效与节能环保需求的一个新的发展方向。     

ZT-25和ZT-18非开挖导向钻机

产品特点 由深圳钻通公司研制的ZT-25和ZT-18型定向钻进非开挖铺管钻机采用高强度橡胶履带底盘,动力站和钻机一体化结构,移动方便,机动性强。钻机动力选用康明斯柴油机,动力充沛,性能稳定可靠。动力头采用双马达驱动,回转平稳,扭矩大。动力头设有卸扣自行浮动机构,以减少对钻杆丝扣的磨损,操作简便可靠。随机液压管线集中于防护套内,提高了管线的使用寿命。方便的角度调节油缸,入射角调节灵活。给进回拉采用马达一链条机构,推拉力相同,便于长距离控向。双夹持器拧卸钻杆,效率高。全液压驱动,集中控制,操作方便、灵活。