水下清淤车性能研究及工程应用

为解决河湖与水库深水区域以及特定环境下孔洞的清淤问题,研制了一台适用于深水和孔洞的自行式履带清淤车.分别对清淤车的陆地行走性能、爬坡能力、水下行走和绞吸输送能力等进行了试验研究,验证了清淤车的各项作业性能.试验结果表明,清淤车在陆地行走的前进速度最大约为0.80 m/s,后退速度最大为0.79 m/s;在水下行走时平均速度为0.76 m/s;且相同速度下,水下行走时履带功率比陆地行走大25％左右;清淤车可在16°的斜坡自由行走;在水下清淤输送试验中,淤泥的输送浓度为20％.清淤车及系统成功在小浪底水利枢纽进行了工程应用试验.     

煤矿井下水仓自动化清淤系统新工艺

煤矿井下水仓清淤多年来一直采用原始的人工作业方式来完成,严重影响和制约着矿井的安全与生产.论文分析了原清淤方法存在的问题,系统地介绍了一种传统工艺与现代技术相结合的煤矿水仓清淤新方法,包括基本原理、清淤工艺和方法,阐明了新方法的技术优势;实践证明,该方法工艺先进、清淤效果好、效率高,减轻了工人的劳动强度,保证了矿井的安全生产需要.     

深海采矿的环境影响与技术展望

近年来,国际范围内开发与利用深海资源的技术迅猛发展,与此同时,深海采矿技术的环境影响也引起了国际海洋组织的高度关注.本文以当前国际主流的深海采矿技术-液压汲取式开采技术作为出发点,介绍其主要技术组成及工作机理,并对该技术的发展现状进行阐述.在环境生态系统影响方面,分别从生物及其所生活的环境2个方面系统地分析了液压汲取式开采技术所造成的固体悬浮颗粒对生态系统的影响,并对深海采矿的模拟扰动实验及作业装置技术进行展望.本文对于我国深海采矿技术的环境影响研究具有一定参考作用.     

深海采矿综合控制系统设计与研究

深海采矿综合控制系统是深海采矿船的顶层控制系统,涉及采矿作业多系统的集成监测与智能化协同控制.从系统功能架构、采矿作业基本流程、协同作业规则与策略以及调度指挥模型等方面对深海采矿综合控制系统进行了分析与研究,提出了综合控制系统总体方案及协同控制调度指挥策略,并基于粒子群 遗传(PSOGA)算法实现采矿资源的合理调度与分配,为深海采矿综合控制系统的研制提供了理论基础.     

ADAMS在深海采矿系统虚拟样机建模中的应用

对深海采矿系统进行动力学分析，可以为系统的研制和开采（试验）作业提供理论依据和技术参考。本文介绍了利用ADAMS建立深海采矿系统虚拟样机模型的过程，为深海采矿系统动力学分析提供了有效的仿真平台。     

垂直管粗颗粒水力提升不稳定流数值模拟

根据垂直管固液两相流的特征，考虑固液两相流密度、浓度、弹模、阻力等特点，对粗颗粒水力提升不稳定流进行数值模拟。推导出含粗颗粒固液两相流波速方程，水击计算的连续方程及运动方程。可用于解决深海采矿、水力采煤和河道清淤工程等领域的粗颗粒水力提升问题。     

深海矿产资源开采技术的现状综述

介绍了近期研究深海矿产的多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种资源的基本情况,并就相关深海采矿技术的国内外现状进行了归纳整理,提出了深海采矿技术应该研究的方向,并针对硫化物开采提出了相应的系统概念。     

深海采矿船设计的研究

就流体提升式采矿法所拟用的深海采矿船的设计问题做一探讨。提出了对深海采矿船的设计要求、采矿船特性参数和基本结构以及采矿设备配置等问题。同时，还介绍两种采矿船设计方案，并对重点设计问题作了技术说明。     

针对深海采矿车的遍历路径规划方法研究

针对深海采矿车在海底复杂条件下周围环境信息缺少,实时处理数据能力低,环境建模困难复杂,难以自主和高效完成深海采矿作业等问题,提出一种深海采矿车遍历采矿作业的全覆盖路径规划方法.首先利用 AUV(自主水下机器人)采集数据得到的水下 DEM(数字高程模型)数据模型构建出海底的三维静态地图模型,根据得到的底质类型数据划分障碍物构建出二维静态栅格环境模型;然后考虑栅格状态、距离因素和转向因子建立启发函数,实现遍历路径采矿工作.结合实际采矿过程中出现的采矿死区问题,引入改进A?算法规划逃离出死区路径,保证了重复率尽可能小;最后通过 MATLAB仿真验证.结果表明,该算法确保采矿覆盖率为１００％的同时降低了重复率和转弯次数,提高了深海采矿车的工作效率和经济效益,为深海采矿车海底路径规划提供了理论基础.     

中国深海采矿技术的发展

我国深海采矿技术的研究历经15年的发展,基本完成了深海多金属结核开采专有技术体系的构建及主要装备的研制。在解析发展背景、总结技术进步的基础上,对如何加快我国发展深海采矿技术提出了新的见解。     

我院采矿工艺技术的发展与展望

改革开放促进了我院采矿工艺技术的迅速发展。采矿研究所在地下采矿工艺技术、地压支护、露天采矿工艺和露天边坡稳定性、砂矿船采工艺以及溶浸采矿技术等方面取得了重要突破和新的进展。本文总结这些方面的科研成果。     

一种深海钴结壳微地形近程探测方法的探索研究

针对深海钴结壳开采技术中要求能耗低、切削深度合理、废石混入率低和采集率高等经济性能指标,根据深海环境的特殊性与现有地形探测系统的局限性,并结合多波束测深仪和侧扫声纳的相关理论,初步提出了一种基于超声波的钴结壳微地形近程探测方法。该方法得到了实验初步验证,结果表明切实可行。     

新型水仓自动清挖系统设备及工艺的研究

雨季前对水仓中的煤泥进行清挖,以保证汛期井下生产安全。分析了以往各种水仓清挖系统设备及其工艺的不足,在此基础上提出了新型水仓自动清挖系统的技术特点、工艺特征及其应用前景。     

深海采矿集矿机的研究与开发

介绍了我国深海采矿集矿机的研制背景和研究开发历程,对我国现有深海采矿集矿机的组成与结构特点、关键技术问题及其解决情况进行了总结。对集矿机在我国深海采矿研究中的应用,及其在深海底栖工程装备方面的移植和拓展前景进行了展望。     

深海采矿扬矿管的横向运动响应分析

在陆地矿产资源日渐枯竭与工业需求不断增长的矛盾下,深海矿物的开采已是势在必行。深海采矿扬矿管有区别于石油平台立管的特殊之处,由于处于悬垂状态而具有高自由度,因此其水平运动响应值得关注。采用有限元软件Abaqus的Aqua模块对其进行有限元模拟,通过建模计算,得到扬矿管在作业状态与不同拖航速度下的水平偏移与弯矩分布情况,得到了一些具有参考价值的结论。     

深海集矿作业车行走控制系统的研究

针对深海稀软底质上采集多金属结核的集矿作业车行走控制问题,采用了上位机-下位机控制模式。采用NI控制器、采集板卡和实时操作系统,基于LabVIEW进行控制系统的软件开发,综合利用惯导、多普勒计程仪(DVL)以及声学定位技术等进行作业车姿态测量和轨迹跟踪,采用分层控制策略实现对集矿作业车水下行走的智能控制。通过实验室水池实验,检验了集矿作业车控制系统的运行性能,为后续海上试验奠定了基础。     

松软突出煤层钻进钻孔堵塞力学特征

基于粉体力学理论，建立瓦斯抽采钻孔堵塞段力学模型，推导疏通压力p与堵塞段长度L关系方程。着重分析了侧压系数k、钻孔倾角θ对钻孔堵塞的影响规律。结果表明，侧压系数k增长致使钻孔堵塞段摩擦阻力增大，软煤层钻进钻屑颗粒硬度低、直径小，堵塞段内摩擦角小，其侧压系数较大，钻孔堵塞段疏通更为困难；施工仰孔，伴随倾角增大，疏通压力迅速降低，存在θU，对应疏通压力为0，当θ＞θU时，堵塞段在自重作用下疏通；施工俯孔，存在θD相应疏通压力达到极值，在θD～0区间，伴随钻孔倾角绝对值增大，所需疏通压力增大，在θD～-π/2区间，所需疏通压力略有降低。应用钻孔堵塞段力学模型，根据钻孔施工工艺参数，建立相应p-l特性曲线，可定性评估不同钻孔施工工艺方案优劣。     

煤矿水仓自动清淤设备的设计

设计了一种煤矿井下水仓自动清淤设备,能完成对井下水仓煤泥的收集、抽排、分筛、脱水、装车的全过程。该设备结构简单,操作方便,可靠性高,可以提高水仓清淤的效率和安全性。     

湛江山岱高岭土矿露天开采方案探讨

根据湛江山岱高岭土矿的具体开采技术条件和粗选工艺流程，冲破高岭土矿露天开采传统方式的格局，引入水力冲采和控泥船开采两种方案进行对比研究，得出挖沁采方案便适合于该矿露天开采的结论，为类亿矿山的开采设计提供了新的途径。