岩石裂隙对掘进机截齿截割破岩的影响

为了优化掘进机截割头设计,进一步提高破岩效率与巷道掘进速度,用数值仿真模型研究了不同裂隙位置对截齿截割岩石的影响及截割力变化规律。结果表明:与均质岩石相比,截割含裂隙岩石的进给阻力较小;随着裂隙区域与齿间距离的增大,截割阻力会逐渐增大,同时截割阻力的峰值平均力也呈增大趋势;统计了不同裂隙位置的截割比能耗,发现当裂隙与齿尖间距为1mm时截割比能耗最低,与均质岩石相比降低了44.14%。     

岩石截割性能及可截割性分级研究

 摘要：鉴于现有岩石可截割性表示方法不能合理的指导掘进机的设计和选型并且岩石可截割性分级定义不明确,致使如今岩巷掘进机使用时截割比能耗大、粉尘量大等问题突出;基于岩石截割比能耗本文给出了岩石可截割性定义并解释了其三层含义,初步制定了岩石可截割性分级标准,分析表明用抗压强度计算岩石可截割性级值具有明显优势;给出了岩石坚固性系数分级与可截割性级值的大致对应关系;基于岩石可截割性的定义和级值标准,推导出了给定纵轴式掘进机可经济截割岩石可截割性级值的理论估算公式,为掘进机的选型和工作能力评估建立了理论依据。     

基于模糊控制的自动截割系统设计

针对数控截割掘进机自动截割过程中位置参数受井下恶劣环境干扰产生不准确性特点,采用模糊控制位置算法以实现截割位置偏差在合理范围之内。实验结果表明,用模糊控制位置算法计算数控截割掘进机自动截割位置效果较好。     

基于磁流变的巷道掘进机高效运行分析探讨

为了减少掘进巷道超挖欠挖现象,降低施工强度和成本,提高巷道掘进效率,采用一种基于磁流变截割环境感知与控制协同的巷道掘进机高效运行方法,依据掘进机截割环境感知数据,基于识别出的不同煤岩截割特性,针对巷道不同区域施工要求,采取相应的巷道掘进机多运动机构协同控制(行走速度,姿态,截割头摆动速度等参数),既能保证掘进机截割部处于恒功率高效运行,又能克服掘进机截割臂的惯性对截割成形质量影响,以高效的截割工艺路径控制掘进机完成断面自动截割作业,实现巷道掘进机精准、高效运行,改变采掘比例失调局面,满足煤矿集约化生产需求。     

基于回转液压缸压力的截割岩石硬度识别

岩石硬度的在线识别是实时调整截割头转速和摆速的前提。为了有效地识别不同截割工况下巷道围岩硬度,提出了一种基于回转液压缸压力信号的岩石硬度识别方法。通过分析水平截割工况不同岩石硬度下截割头载荷的变化规律,以及截割动载荷与回转液压缸压力之间的传递特性,建立了回转液压缸压力与岩石硬度普氏系数之间的函数模型,用于识别岩石硬度。试验显示截割岩石硬度的平均识别准确率为 92.01%,表明该模型能有效识别截割岩石硬度。本研究可用于岩石硬度的在线识别,为掘进机的自动控制提供可靠的依据。     

石煤机公司岩石掘进机用于隧道施工

正一台由冀中装备集团石煤机公司制造的大功率岩石掘进机用于隧道施工作业。为拓宽产品的应用范围,将岩石掘进机用于隧道掘进中,该公司对隧道施工技术及工艺流程进行了实地考察,依据用户需求及施工工艺特点对煤矿用掘进机进行了多方位技术改进,改进涉及掘进机的截割头、截割臂、除尘系统及冷却等多个系统。此次特制的岩石隧道掘进     

基于数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法研究

为了解决目前掘进工作面设备自动化控制存在的缺乏可视化人机交互控制、缺乏掘进工作面数字孪生动态建模、缺乏巷道模型与掘进机定位导航系统融合的问题,提出一种基于三维数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法;该方法利用三维数字孪生技术的巷道模型生成截割模板,实现掘进机对预设截割断面的自动化截割,可达到人工远距离、可视化控制掘进机安全自动作业的目的。介绍了数字化巷道和掘进机模型的构建方法以及数据驱动逻辑,并对掘进机自动截割控制方法进行了详细阐述。结果表明,该方法避免了粉尘等对掘进机自动化截割的影响,降低了人员现场作业风险和劳动强度,解决了掘进机远程截割精确度低、巷道断面成型质量差等问题。     

巷道掘进截割钻进先进技术研究现状及展望

为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向。针对掘进装备自主定形定向截割技术,通过研究不同掘进装备的截割轨迹规划、机身振动特征对截割头轨迹误差的影响规律及不同掘进速度下掘进巷道顶板稳定性分析方法进行掘进装备截割路径及截割速度规划研究;通过研究位姿监测技术、恒功率截割技术、记忆截割技术实现掘进装备自主定形定向截割控制;通过数字采集系统构建掘进巷道数字孪生虚拟模型,采用掘进机虚拟操纵平台实现掘进机远程自动截割控制。通过掘进巷道环境感知技术,构建掘进巷道的三维模型并标明巷道的安全情况;利用激光扫描及多种算法,形成巷道三维点云模型;对激光、通信、视觉及惯性等传感器等进行技术互补性融合,利用多种融合算法,实现高精度巷道感知;采用随钻测量系统进行瓦斯监测和超前探水作业;将视觉感知技术、激光测距技术、全站仪、超宽带定位技术等融入井下巷道的设备定位系统中,实时监测巷道内的掘进机位姿。通过结合掘进机健康管理技术发展现状,梳理出掘进机健康管理技术在故障预警技术、故障诊断技术、寿命评估技术3个方面存在的不足,并针对所面临的挑战提出了跨时空域度的监测信息多源数据融合技术、掘进机与断面岩层耦合作用机理、突发事件风险识别模型、自学习健康管理系统4项拟解决的科学问题。通过多传感器信息融合技术,研究掘进系统截割单元及临时支护单元的控制方法,分析多源信息分析处理及优化策略,以自动截割系统和超前临时支架移架系统为例,阐明了多传感器信息融合的运行机制,提出多工序协同控制技术难点及实现这一目标需要解决的2个关键点。     

纵轴式掘进机截割机构仿真系统开发设计

根据纵轴式巷道掘进机截割头空间位置参数与巷道断面自动成形控制参数之间数学模型的空间运动分析,开发仿真系统进行仿真。获得纵轴式掘进机截割头轨迹与油缸伸缩量之间的对应关系,得到纵轴式巷道掘进机截割机构仿真结果的空间运动轨迹图和轨迹数据,对解决掘进机截割机构自动截割成形控制的关键问题具有很好的辅助作用。     

悬臂式掘进机截割部件故障诊断系统研究

悬臂式掘进机截割部负载大、运行环境恶劣，在使用时容易出现故障。在对截割部结构及常见故障类型、特征分析基础上，基于传感器监测技术、信息融合分析技术，构建截割部故障诊断系统，该系统通过振动、温度及电流传感器实现截割头、行星减速器及截割电机运行情况，并通过特征信号提取、分析实现故障诊断。对故障诊断系统整体结构、硬件及软件结构等进行设计，现场应用后，该故障诊断系统运行平稳，可实现掘进机截割部故障诊断、定位，在一定程度提升巷道掘进效率。     

我国首台悬臂式撑靴掘进机在阳煤二矿投运

正EBZ85C型悬臂式撑靴掘进机日前在阳煤二矿投入试运行,这是我国首台投入运行的该类型掘进设备。传统的悬臂式掘进机仅能截割巷道部分断面,要破碎全断面岩石,需多次上下左右连续移动截割头。悬臂式撑靴掘进机是阳煤集团2017年重点科研项目之一,采用国际先进技术,将悬臂式掘进机与盾构机技术完美结合,由截割部、输送机、通风降尘系统等组成,可实现掘、     

JSBZ132型臂式掘进机截割头受力分析

截割头作为掘进机最重要的部件，它的截割性能直接影响着整机工作效率。JSBZ132型掘进机采用纵轴式截割头，是我国生产的臂式掘进机中常用的形式。截割头上呈螺旋形分布着许多圆锥形刀具，也称“点攻击刀具”。圆锥形刀具不仅具有优良的截割性能，而且在岩石与刀具的非对称摩擦力的作用下，刀具在刀座内转动，使每把刀始终保持圆锥形，所以在使用中总能保持岩石和刀具之间相互作用的条件。由于JSBZ132型臂式掘进机截割头附加有振动扭矩，使得刀具在截割岩石时不单产生挤压力，还有冲击力，从而减少了能耗，提高了截割效率。     

掘进机切割监控系统的研究

通过对掘进机截割过程的分析,建立了工作机构工作参数和巷道断面尺寸之间的数学模型,导出了悬臂转角、液压缸行程及截割头空间坐标的位置关系。在此基础上,开发了以单片机为核心的悬臂式掘进机切割的控制系统,可精确控制悬臂的摆动行程,并实时反应截割头所在位置,实现了基于负载反馈的掘进机截割机构的调速。该系统可对电动机参数进行连续在线检测,自动进行截割电动机的恒功率控制,并采用CAN总线技术编制了CAN节点通信程序,实现了系统的网络通信。     

基于MATLAB-GUI的横轴式掘进机截割岩石的载荷模拟分析

通过建立横轴式掘进机截割头载荷模型,编制Matlab程序,利用Matlab的gui功能,设计了截割头载荷模拟的人机界面系统,对国产某型横轴式掘进机截割岩石的载荷进行了模拟,为了解掘进机截割硬岩时截割头的载荷,转矩及功率的大小与变化、掌握掘进机对岩石的适应性、确定横轴式掘进机的截割能力提供了方便。     

EBH300(A)岩石掘进机截割部设计及应用

通过对EBH300(A)岩石掘进机截割部与传统掘进机截割部的结构对比,分析得出EBH300(A)岩石掘进机截割部升降油缸作用力与力臂的夹角变大,使升降油缸作用力在截割臂上作用点的位置发生改变,进而使截割部升降过程的受力状况得到了明显改善.同时,EBH300(A)岩石掘进机截割部回转结构采用了齿轮、齿条传动,代替了传统的回转油缸直接驱动,使截割部回转过程的受力状况得到了改善.通过受力分析和力矩计算,得出EBH300(A)岩石掘进机截割部与传统掘进机截割部力矩变化图,得出EBH300(A)岩石掘进机截割部升降、回转力矩更大,运转更平稳,截割效率更高,基本消除运动中振动的结论.通过在山东新巨龙矿的应用,验证了EBH300(A)岩石掘进机截割部设计达到了提高截割性能的目的,为掘进机自动控制信号准确可靠传输奠定了基础.     

基于MATLAB-GUI的横轴式掘进机截割岩石的载荷模拟分析

通过建立横轴式掘进机截割头载荷模型,编制Matlab程序,利用Matlab的gui功能,设计了截割头载荷模拟的人机界面系统,对国产某型横轴式掘进机截割岩石的载荷进行了模拟,为了解掘进机截割硬岩时截割头的载荷,转矩及功率的大小与变化、掌握掘进机对岩石的适应性、确定横轴式掘进机的截割能力提供了方便。     

掘进机截割头动载荷变化规律的研究

掘进机截割岩石时,需要根据不同的岩层地质条件选择合适的截割头,并调整截割参数。在MATLAB中进行动态仿真模拟,深入研究截割头载荷的变化规律。结果表明,截割头载荷随着截割头截深、截割转速、摆速或钻进速度和截割岩石硬度的不同而发生变化。为截割头的选择和截割参数的调整提供了可靠的依据。     

掘进机截割减速器的故障分析研究

正作为井下巷道掘进的关键设备,掘进机对井下生产作业的正常开展有着直接影响。截割部是通过截割臂和截割减速器传动截割头实现截割煤岩的功能。减速器一旦发生故障,必将延误巷道开掘作业。因此,分析研究掘进机截割减速器的故障,并提出针对性解决措施具有现实意义。     

基于特征优选和随机森林的掘进机多工况截割岩石硬度识别

为了实现岩巷掘进机不同工况截割岩壁岩石硬度的识别，通过掘进机多截割工况岩石硬度识别实验平台，获得不同工况截割不同硬度岩石的截割电机电流及扭矩信号，提出一种基于特征优选和随机森林(RF)的掘进机截割岩壁岩石硬度识别方法。该方法首先利用自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)对实验获得的电流及扭矩信号进行分解，获得本征模态分量(IMF)并计算IMF的样本熵(SE),将SE最高的IMF进行变分模态(VMD)二次分解。计算二次分解IMF的模糊熵后对电流及扭矩信号重构，再计算重构信号的时频特征，与二次分解IMF的模糊熵组成电流及扭矩信号的时-频-熵特征。为了避免特征过多影响模型识别，提出Relief-F结合Pearson相关系数的特征选择方法，最后通过乌燕鸥算法(STOA)优化随机森林(RF)的最大特征数和决策树个数，完成了不同截割工况下岩石硬度识别模型的建立。结果表明：(1)对电流及扭矩信号先CEEMDAN分解再VMD分解可以降低原始信号的随机性和波动性，相较于CEEMDAN及VMD的一次分解，岩石硬度识别准确度分别提升15.2%和23.9%;(2)不同截割工况下岩石硬度识别，电流信...     

岩石可截割性及其分级研究

鉴于现有岩石可截割性表示方法不能合理的指导掘进机的设计和选型,并且岩石可截割性分级定义不明确,致使岩石掘进机使用时截割比能耗大、粉尘量大等问题突出。文章给出了岩石可截割性定义并解释了其三层含义,初步制定了岩石可截割性分级标准,分析表明用抗压强度计算岩石可截割性级值具有明显优势。并基于岩石可截割性的定义和级值标准,推导出了给定纵轴式掘进机可经济截割岩石的可截割性级值理论估算公式,为纵轴式掘进机的选型和工作能力评估建立了理论依据。