突出煤层钻机钻杆自动装卸装置

矿用钻机换杆装置及其控制系统设计

李晓鹏;乔杰;姚亚峰

【摘 要】针对目前煤矿坑道钻探施工中因孔位较高、开孔角度大而造成的装卸钻杆操作困难和存在安全隐患的问题,设计了矿用钻机换杆装置及其控制系统.钻机换杆装置与钻机动力头的主动钻杆、夹持器配合动作,用中间加(卸)杆的方式实现钻杆的装卸.控制系统以矿用本质安全兼隔爆型液压控制器为核心,通过脉宽调制(PWM)信号和开关信号分别驱动控制比例电磁阀和换向电磁阀,从而调节油缸的伸缩速度;通过磁致位移传感器将比例电磁阀驱动的油缸伸缩长度信号反馈给控制器,形成油缸伸缩位置闭环控制.试验结果表明,矿用钻机换杆装置能够匹配现有型号钻机,满足大高度或大角度的侧帮钻探施工中的自动装卸钻杆的需求,提高了钻探施工效率和换杆操作的安全性.%In view of problems of difficulties and security risks in

operation of loading and unloading of drilling pipe caused by high hole

position and large hole opening angle in current coal mine tunnel drilling

construction,a mine-used drilling pipe replacing device and its control

system were designed.The drilling pipe replacing device is used with active

drilling pipe of power head of drilling rig and the hold,to achieve loading

and unloading of drilling pipe in the middle.The control system takes mine

煤矿井下钻杆装卸机械臂设计与应用

目录

一、内容综述................................................2

1. 研究背景和意义........................................2

2. 国内外研究现状及发展趋势..............................3

3. 本课题研究目的和任务..................................5

二、煤矿井下钻杆装卸现状分析................................6

1. 现有钻杆装卸方式......................................7

2. 存在的问题分析........................................7

3. 机械化装卸的必要性....................................9

三、机械臂设计理论基础.....................................10

1. 机械臂结构设计概述...................................11

2. 机械臂运动学分析.....................................12

3. 机械臂动力学分析.....................................14

四、煤矿井下钻杆装卸机械臂设计.............................15 1. 设计原则与思路.......................................17

2. 机械臂结构设计.......................................18

3. 关键部件选型与计算...................................19

水平定向钻机综合分析

水平定向钻机（第一部分）

◊徐工研究院张启君

概述

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施 （管道、电缆等）的一种施

工机 械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适 用于沙土、粘土、 卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。工作环境温度为 -15 C〜

+45 C。水平定向钻进技术是 将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一

起的一项施工新技术，它具有施工速度 快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、 煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设 施工工程中。水平定向钻进设备，在十几年

间也获得了飞速发展，成为发达国家中新兴的产业。目前其发 展趋势正朝着大型化和微型

化、适应硬岩作业、自备式锚固系统、钻杆自动堆放与提取、钻杆连接自 动润滑、防触电

系统等自动化作业功能、超深度导向监控、应用范围广等特征发展。该种设备一般适 用于

管径$ 300〜$ 1200mm的^钢管、PE管，最大铺管长度可达 1500m,适应于软土到硬岩多种土 壤条

件，应用前景广阔。下面因此对水平定向钻的研究意义十分重要！

1水平定向钻机的相关产品与关键 技术及分类

1.1国内外相关产品的发展特点

国内有徐工的 ZD1245/ZD1550/ZD2070/ZD25100 系列水平定向钻机， ZD系列水平定向钻

机在国内首次采用了电液比例控制技术、机电液一体化 PLC控制技术、动力头闭式回路节

能、防触电报警等多项先进技术。在钻杆自动装卸钻杆、 自动锚固、自动润滑、自动钻进

和回拖、触电保护等方面具有创新点， 主要技术性能指标达到了 国外同类产品的先进水平，

在提高工作效率，安全防护，减轻劳动强度等方面居国内同类型产品 的领先水平。为目前

国内技术最先进，自动化程度最高的钻机。中国地质科学院勘探技术研究所、 连云港黄海 机械厂、北京土行孙非挖 技术有限公司生产的 DDW80、DDW100、DDW200系列水平 定 向钻、中联重科、深圳钻通公司生产的 ZT10, ZT12、ZT15、ZT20系列水平定向钻。在以

一种新型井下自动上卸料装置

李艾民;陈飞;彭茜

【摘 要】针对井下喷浆支护过程中,混凝土干拌物进入搅拌机的过程因采用人工上料方式而导致效率低的问题,通过分析现有自动上卸料装置结构,提出了一种新型井下自动上卸料装置,重点介绍了该装置的结构设计.该装置采用履带行走机构,能够随搅拌机移动;采用闭合抓斗,减少了粉尘;自动进行上卸料工作,有利于提高支护效率.

【期刊名称】《工矿自动化》

【年(卷),期】2016(042)002

【总页数】3页(P16-18)

【关键词】喷浆支护;自动上卸料装置;自动上料;自动卸料

【作 者】李艾民;陈飞;彭茜

【作者单位】中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116

【正文语种】中 文

【中图分类】TD353

目前矿山井巷主要采用喷浆支护方式。该方式利用压缩空气将水泥砂浆以较高的速度喷射到岩体表面，凝结硬化后形成支护[1]。传统喷浆工艺流程中，由人工完成从矿车内卸料至料场、拌料、再次上料至矿车等工作，劳动强度大，工作效率低，严重影响支护施工的速度和喷浆质量。本文提出一种能够代替人工上料的自动上卸料装置，大大提高了喷浆支护的效率和质量。 某矿用自动上料喷浆机采用升降式采料装置[2]。图1为采料装置侧面。该采料装置通过链轮使12个挖斗不断旋转来进行取料、卸料，采用升降油缸解决取料面下移问题。整个装置由液压马达驱动。在取料过程中，随着矿车中混凝土干拌物不断减少，升降油缸驱动升降支架下移，挖斗抓取矿车内的混凝土干拌物。内外压链轮用于在升降支架位置变化时调节链条的张紧状态。该采料装置每个挖斗取料质量小、次数多，无法从根本上解决取料过程中粉尘飞扬的难题；不能将依附在侧壁的混凝土取出，且取料机构与矿车底部的协调性不足，无法将物料完全取出；没有行走机构，导致装置无法随喷浆机即时移动，效率提升不明显。