基于霍尔传感器的钻孔深度测量仪

介绍一种新的钻机测深方法,首先通过霍尔传感器检测磁化后钻杆的工作状态,检测并记录钻杆往返次数和时间;然后通过上位机软件以图表形式还原打钻过程;最后通过累加每次行程的距离确定钻机打钻的深度。     

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。     

针对松软突出煤层椭圆钻杆的研制

基于松软煤突出煤层中钻瓦斯抽放孔的施工特点和钻机已有配套钻杆特点的分析,设计了一种新型椭圆钻杆,并从该型号钻杆设计的理论基础、材料选择及传递的扭矩校核进行了探讨和计算。通过在松软突出煤层中打钻试验结果表明,该型号椭圆钻杆提高了钻机在松软突出煤层中成孔深度、成孔率及钻进效率,并为瓦斯抽放钻机增添了一种配套钻杆。     

基于视频分析的煤矿钻孔深度估计方法

煤矿打钻作业是采矿作业前的重要探查工作，若因谎报进尺导致钻孔深度不到位，将为后续矿井开采带来严重的安全隐患。当前煤矿大多由安全员验收钻孔深度，不仅需要较高的人力成本和时间成本，还无法避免人为因素对验收结果带来的不确定性。为实现准确、高效、智能化的钻孔验收，提出一种基于经典单目标多框检测（SSD）目标检测算法的煤矿钻孔深度估计方法。该方法首先利用SSD算法对打钻作业监控视频中带钻杆和不带钻杆2种状态的钻机目标进行检测，然后根据钻机的运行轨迹建模钻孔深度，实现钻孔深度的智能验收。经测试，该方法钻孔验收准确率可达100%，平均验收速度为13.2 ms/帧，可在实际煤矿打钻作业场景中实现实时、准确的钻孔验收。     

三软突出煤层深孔施工技术研究与应用

三软突出煤层深孔打钻技术是实现本煤层区域瓦斯治理的一个技术难题。它的难点是在打钻过程中出现顶钻、夹钻、喷孔、塌孔时,容易造成钻杆卡死,钻杆断裂、钻具损坏等事故,致使钻孔钻不深、钻不快、钻不直,间接影响了巷道掘进。针对这一问题,裴沟煤矿工程技术人员摸索出"圆弧形凸棱钻杆+大功率钻机+中高压供风系统"技术,有效解决了松软煤层钻孔钻探困难问题,提高了生产效率和安全系数。     

临近工作面区域的煤层瓦斯含量的确定

为确定工作面附近区域的煤层的瓦斯含量而研制了一种仪器,该仪器如图所示.仪器由带有橡胶封孔器2的钻杆外套管1和钻杆的密封装置3组成(在用螺旋钻杆打钻时是波纹软管,而在用冲洗法打钻时用填料密封).在打钻过程中瓦斯通过套管4引入瓦斯流量计,而煤粉通过漏斗5进入煤粉储存器6.打钻的固定速度(1米/分)由固定在手电钻8上的绞盘7来控制.     

离合式卡盘在钻杆装拆中的应用

为解决大扭矩钻机中卡盘结构庞大以及自动钻机中钻杆加接结构复杂问题,结合钻机在钻进中实际使用情况,通过对钻杆装卸特点分析,提出可离合式液压卡盘结构同钻杆联接器相结合,采用联接器进行钻杆加接钻进,离合卡盘用于钻杆拆卸,提高钻杆钻进中的可靠性,降低卡盘的使用率,优化卡盘结构和自动钻机结构,优化钻机结构。     

煤矿用自动控制钻机钻杆箱的研制

针对现有钻机操作复杂,工人劳动强度大的问题,通过对比整体式钻杆箱与回转式钻杆箱的优缺点,研制出分体抓取式钻杆箱。抓取钻杆机械手及分体抓取式钻杆箱可以将钻杆箱内水平放置的钻杆抓出,送到主机对应的位置,完成自动上钻,亦可将主机拆卸下的钻杆放回钻杆箱。以自动控制钻机为例,阐述了该钻杆箱的结构及研制过程。通过实验室及现场试验验证,结果表明,该钻杆箱自动化程度高,性能可靠,可满足自动钻机自动装卸钻杆的要求,可为同类钻机的研制提供依据和参考。     

自动钻机配套用履带式钻杆补充系统研制

针对自动钻机钻杆箱容量较小的缺点,开发了履带式钻杆补充系统。借鉴钻杆重力滚动原理,设计了多层斜面式补充箱,通过提升油缸实现换层;采用具有3个平移自由度的对齐机构实现补充箱与钻杆箱快速对齐;通过载荷计算确定了对齐驱动油缸的关键尺寸。现场应用表明,该系统增加了自动钻机的单次装填钻杆进尺,提高了施工效率,减轻了劳动强度。     

煤矿钻机自动上下钻杆装置研制与应用

常规煤矿钻机在井下钻孔施工过程中,钻杆的装卸由人工完成。要实现钻杆装卸的自动化,首先需要研制钻杆储存及钻杆输送机构,其次要有钻杆拧卸配套机构。研制的自动装卸钻杆装置可以实现钻杆储存、输送等功能;自动拧卸钻杆装置主要用来加接钻杆,即自动松开、拧紧钻杆之间的螺纹联接,并能有效地保护钻杆螺纹,通过2种装置的配合便可实现钻机的自动上下钻杆功能。     

自动钻机用钻杆箱扩容方案对比分析

自动钻机钻杆箱容量不足是制约着钻机自动化的程度,目前,受到自动钻机外形尺寸的限制,自动钻机的钻杆箱容量只有7根,井下钻孔作业过程中钻杆用完后,需人工向钻杆箱添加钻杆,在一定程度上制约了自动钻机的自动化水平。因此,自动钻机的发展必须要解决钻杆箱的容量问题。钻杆箱容量扩展方式可分为外置式钻杆箱和安装在钻机本体式的钻杆箱,这2种扩容方式各有其优缺点。     

鹤煤十矿“气动架柱式钻机排渣系统”项目获专利

正鹤煤十矿研制的《气动架柱式钻机排渣系统》科研项目,不久前,获国家知识产权局实用新型专利授权。该矿研制的气动架柱式钻机排渣系统,包括进风管、进水管、动力头、钻杆和导流盘;进风管和进水管通过三通阀与动力头连接,动力头与钻杆顶端连接;导流盘安装在钻机底座的下端,钻杆穿过钻机底座和导流盘,钻头设置在钻杆的底端,钻机和钻头内部中空。在进水管和进风管上分别安装有调节阀,调节阀控制进水量和进风量,进而     

三棱凹槽螺旋钻杆在余吾煤业的应用

余吾煤业南五采区属于松软煤层,在使用麻花钻杆施工过程中,经常出现夹钻、塌孔情况,导致钻孔深度远小于设计孔深。为此,引进三棱凹槽螺旋钻杆用于改善打钻困难问题,三棱凹槽螺旋钻杆具有顺畅的排渣通道和较强的排渣能力,同时利用"二次破煤"特点,能够有效减小煤渣颗粒的粒径,大大降低钻孔发生夹钻概率。通过分析三棱凹槽螺旋钻杆施工钻孔成孔深度、煤渣形态及抽采效果,得出三棱凹槽螺旋钻杆能够有效解决余吾煤业松软煤层打钻困难的问题。     

竖直槽孔承压钻杆稳定性分析

上向反井钻机是由煤炭科学研究总院建井分院研制,是国内首台具有自主知识产权的电控上向反井钻机,主要用于钻进金属矿山、交通工程等领域的竖直向上或倾斜向上的钻凿工程。简要介绍了上向反井钻机工作原理及其在竖直槽孔钻进过程中的钻杆受力情况。简化了钻杆受力模型,利用能量法,推导出了钻杆受压、扭作用时的临界力表达式;并通过算例,说明钻杆临界力受稳定器间距、钻杆扭矩的影响规律。     

基于工业CT技术的钻杆断裂机理分析系统

针对煤矿钻机钻杆现场使用时出现断裂的问题,对造成钻杆断裂主要原因进行理论分析。结合工业CT无损检测理论技术建立钻杆断裂机理分析系统,着重研究系统的重要组成部分和及其功能,包括X射线源系统、探测检测系统、机械子系统、控制系统和图像处理系统。通过分析研究,将工业CT技术引入到钻杆加工过程中,可以大大增强钻杆材质质量,减少由于钻杆自身原因而导致的钻杆在使用中断裂。     

基于振动信号的钻机工况判断研究

煤炭开采正向“少人化、无人化”转型,针对钻机动作的远程判断存在难题,提出一种基于钻机工作时钻杆处的振动加速度信号判断钻机工作动作的方法,将加速度传感器安装于钻机的钻杆导向套件的正面和侧面,对钻机的横向和轴向的振动加速度信号进行测量。分析实验结果发现,钻机处于钻进、回退和钻杆结合时传感器采集到的振动加速度信号区别明显。由此可得,当钻机的动作不同时,钻杆受到的振动也不同,说明通过分析振动加速度信号判断钻机动作的方法具备可行性。     

B10型水井钻机

自五十年代以来，威尔特机械钻机工厂一直在生产大口径的气举反循环钻进用钻机，其主要系列为L系列和B系列。L系列的钻机与B系列钻机的主要区别是钻杆的联结方式和送风方式各有不同。L系列的钻杆联结方式为法兰联结，送风是通过钻杆外侧的两条送风管而进行的。B系列钻机采用的是螺纹联结方式，送风是通过双层钻杆间的间隙来进行的。     

定向钻机用辅助上钻杆机构设计

针对煤矿井下定向钻机用大直径钻杆预拧紧依靠人工操作劳动强度大、安全风险高的问题,提出了一种定向钻机用辅助上钻杆机构设计方案,对其结构设计要点进行了详细说明。通过受力分析得到了摩擦轮上钻杆机构传动简图,并对其传动参数进行了计算和校核。该辅助上钻杆机构结构简单、体积小,过载时可以打滑保护钻杆丝扣,为定向钻机上钻杆问题提供了一种解决方案。     

自动钻机外接钻杆箱装置设计

自动钻机在钻进过程中无需人工操作,极大地提高了操作钻机的安全性和降低了人工劳动强度。目前,由于煤矿井下巷道空间有限,自动钻机的体积不能太大,导致钻机自身钻杆箱容量有限。针对钻杆箱容量不足的问题,对钻杆箱进行扩容,设计一种自动钻机外接钻杆箱。     

基于自动钻机防冲卸压钻孔用的正反转钻杆的研究

根据自动钻机的无人操作钻机原则(钻机施工时,无人工干预钻机),研制了一种螺纹联接可正反转的钻杆,并通过试验表明:该钻杆能够配合自动钻机进行正反转施工,有效地自动解决自动钻机卡钻和抱钻事故,从而为煤矿井下钻场真正无人化奠定了一定的基础。