煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术研究

按照国家"加快煤矿智能化发展"的战略部署,贯彻"采掘并重,掘进先行"方针,针对煤矿巷道掘进存在地质条件复杂、工艺装备落后、作业人员偏多、操作环境恶劣、安全风险严竣、采快掘慢失衡等问题,深入总结分析国内外煤矿巷道智能掘进技术的研究动态,指出存在的不足和亟待解决的问题。针对煤矿复杂地质条件下的巷道掘进难题,研发了一种全新的集截割、临时支护、钻锚和锚网运输等并行智能协同的煤矿巷道掘进机器人系统。通过研究进展分析、理论方法探索以及研发实践,提出构建煤矿巷道智能掘进机器人系统的3大关键技术问题及其研究内涵,创建解决关键技术问题的研究体系架构:煤矿巷道掘进机器人系统建模与围岩耦合机理;煤矿巷道掘进机器人系统智能协同控制技术,提出数字孪生驱动的虚拟现实远程智能控制方法;煤矿巷道快速掘进机器人系统精确定位定向和定形技术,提出机器人系统全局和局部精准定位定向及断面截割精准定形控制方法。破解复杂地质条件下的煤矿巷道智能掘进机器人系统关键技术难题,对于研发高质量、高可靠、高效率、高智能的煤矿巷道智能掘进机器人系统,从根本上改善掘进工作面环境,解放生产力,全面提高煤矿巷道掘进效率和质量。     

我国煤巷快速掘进作业线现状分析

通过归纳我国目前煤巷快速掘进作业线的研究现状和工作特点,收集了16组具有代表性的煤矿巷道掘进数据,并对这些数据进行了对比分析,得出了制约煤巷快速掘进技术发展的两个重要因素：临时支架的有效控顶距、新型掘进设备的研发及其智能化。最后从长距离临时支护技术、掘锚一体化技术、掘进机智能导航技术这三个方面展望了快速掘进作业线的发展方向。     

基于双目视觉的掘进机器人定位定向方法研究

随着煤矿采掘装备智能化需求日益迫切,煤矿掘进装备机器人化关键技术成为重要研究内容,确保掘进机器人的高精度定位定向是实现掘进机器人高效自主运行的重要基础,然而,受到掘进作业空间地质条件复杂、作业环境恶劣等因素影响,使得掘进机器人精确定位定向较为困难。基于双目视觉感知技术的掘进机器人定位定向方法,通过双目视觉传感器获取巷道空间环境特征,基于最大类间方差法建立巷道空间环境图像特征分割处理模型;分析巷道空间图像特征,构建掘进机器人及巷道空间环境特征识别模型;基于巷道空间环境图像识别信息,建立掘进机器人与巷道空间之间的坐标关系模型,推导并解算出掘进机器人在巷道空间中的位姿信息。经过仿真及实验验证表明,在实验室模拟巷道空间环境中,解算出的掘进机器人定位定向参数精度较好,算法误差较小,空间定位定向模型合理,仿真计算可靠,提高了掘进机器人对巷道空间环境信息的获取与特征识别能力,为掘进机器人的定位定向技术提供理论基础。     

煤矿井下掘进技术的研究

煤炭的井下开采需要掘进大量巷道,目前主要采用钻眼爆破法和掘进机掘进的方法。本文介绍了影响我国煤矿井下掘进技术的因素以及掘进时采用的支护方式,对提高煤矿掘进技术的效率和安全性奠定理论基础。     

液压支架在综掘面的研制

综掘面支护工作的及时性与支护设备的配套协调关系是发展综掘、提高综掘效率的关键。综掘工作面液压支架的研制就是立足于改变掘进机停机加固空顶区工序，取代传统的人工前探支护方式，实现连续掘进作业。本文全面阐述了综掘液压支架的设计特点、技术特性以及综掘液压支架稳定性的数值模拟研究，该型液压支架的成功研制为井下综掘巷道的掘进工作实现综掘机-液压支架自动化“双机”配套提供了新视野。     

巷道顶板事故预防及断面优化探讨

本文分析了掘进巷道断面形式的影响因素,阐述了地质预报和井下实际的地质构造对煤矿巷道掘进中断面优化的作用;提出适合特殊地质条件下,掘进巷道合理断面形式、断面设计参数及正确的井巷支护;从而可以有效的控制巷道围岩变形,预防煤矿巷道掘进中的冒顶事故。     

岩巷综掘智能喷雾防尘技术的应用及效果分析

煤矿井下岩巷综合机械化掘进的产尘量远远高于其他作业,因此,做好井下接尘员工的防尘、降尘工作势在必行。开滦集团林南仓矿业分公司现引进的岩巷综合机械化掘进+锚喷支护技术工艺生产线,根据该工艺生产线产尘量较高的特点,对岩巷综掘智能转载点喷雾和巷道智能喷雾新装备与综合防尘技术进行了研究与应用,收到了较好的降尘效果。     

EBZ-200型大坡度半煤岩巷掘进机的研制及应用

为解决煤矿采区准备工程大倾角巷道下山掘进问题,研制、应用EBZ-200型大坡度半煤岩巷掘进机.重点研究了行走马达对-200下山及高履带的适应性,行走辅助倒车油缸和后支撑稳定油缸的配置、液压系统对大倾角巷道下山掘进的适用性、提高第一运输机运料能力夏下山-200度铲板收料效果的技术途径,电气系统的稳定性及综合保护性能、设备配套、综掘工艺及劳动组织等内容.同时,介绍了生产实际应用效果及取得的经济技术效益与推广应用前景.     

辽源EBJ-120(S1)掘进机技术改造

在我矿复杂的地质条件下,为发挥辽源EBJ-120(S1)掘进机的快速掘进,根据Ⅱ7222外段机巷的掘进进尺统计分析,该掘进机装、运驱动装置和液压控制系统存在的缺陷是制约该掘进机快速掘进的"瓶颈"。提高装、运驱动装置的功率和优化液压控制系统是确保辽源EBJ-120(S1)掘进机快速掘进的关键。改造后,不仅能实现快速掘进巷道,而且开机率大大提高和降低维护成本。     

EBZ135CT防突除尘掘进机第二运输机的研制与分析

EBZ135CT防突除尘掘进机是一种针对粉尘和瓦斯问题突出严重的中小断面半煤岩巷道开拓掘进而设计的新型综掘设备。该机型是集掘进机、多功能除尘装置和防突钻机于一体的新型综掘设备,对保护煤矿一线工人的人身安全和身体健康,提升煤矿安全作业具有极其重要的作用。第二运输机是与EBZ135CT掘进机相配套能够实现煤矿井下煤矸等散状物料快速转运的专用带式转载机。转载机集成了液压支撑器、减轻煤矿工人劳动强度、提升安全保障方面实现重大突破;皮带小车在后配套运输机上偏摆、移动灵活;转载机机身刚性好、减少机器的维护强度。第二运输机集成的液压支撑器,采用掘进机液压泵站作为动力源,在移动轨道时支撑转载机。在设计技术方面,采用了数字样机技术,通过构建虚拟样机,使设计验证减少对物理样机的依赖,提高了产品设计质量、降低产品开发成本及缩短产品开发周期。文章介绍了该新型转载机的结构组成和功能特点,阐述了第二运输机的安标定型检验和工业性试验的过程和试验效果。     

EBZ260H型掘进机在全岩石大断面中的运用

全岩巷的大断面巷道采用炮掘施工工艺,劳动强度大,单进水平低,不能满足该矿的接续要求。因此,该矿引进了EBZ260H型掘进机,该机从地面运输到井下应用,都取得了较好的效果。该岩巷掘进机在全岩石大断面巷道中快速掘进具有推广价值。     

便携式自移支架研制与应用

本文介绍煤矿井下炮掘巷道一种主动式临时支护装置,放炮后可以自行移至迎头,同时支架可探至迎头实现零空顶化,所有工序都是在有效支护下进行,支护强度大、安全可靠,达到一掘三锚或一掘多锚模式,打破传统的一掘一锚落后支护工艺,促进工序间合理平行作业,提高进尺效率。     

掘进机跟机电缆自移拖缆装置的革新

塔山煤矿公司机掘巷道现使用S-200掘进机组,炮掘巷道现使用ZMC75装煤机,掘进装载机械化程度达到了100%。随着掘进装载机械化程度的提高,造成掘进机和装煤机跟机电缆管理难度大,常出现电缆受挤压和拖地现象,导致电缆易损坏,加大了检修时间,降低了生产效率,同时也给安全生产带来隐患。     

东欢坨矿下山岩巷掘进机应用与巷道施工

快速、安全、高效地掘进岩石巷道是煤矿生产衔接的先决条件,对于下山掘进来说,提高掘进单进水平是一个值得研究的课题。下山掘进和平巷掘进相比,具有其独特的复杂性和掘进施工难度。下山使用硬岩掘进机掘进与传统的炮掘方式相比,在施工速度,经营成本,以及安全管理等方面都有着明显优势,同时达到下山岩巷快速掘进的目的,以保证矿井正常的衔接。本文谈谈东欢坨矿下山岩巷掘进机的应用情况与巷道施工技术。     

浅谈小型掘进机的设计

悬臂式掘进机作为一种巷道掘进机,在煤矿生产中被广泛使用。它具有掘进速度快、巷道成型性好、生产安全等优点,大大提高了矿井巷道的掘进速度和生产效率。结合小型煤矿的情况,我们对现有的掘进机进行缩小、简化和改进,从而设计出一台能适用于小型煤矿的超轻型掘进机,以降低劳动强度,保障安全生产,提高生产效率。本文主要对15kW小型掘进机的总体结构、截割机构和电气系统进行了设计。     

电网运营知识体系中数字孪生技术展望和思考

数字孪生（Digital Twin,DT）技术通过利用电网运行中的信息数据流.虚拟电网来实时感知和监测物理实体电网运行状态,进而对电网的运管调控制定出超前虚拟预测决策.在数字化时代,数字孪生技术为智能电网运营发展提供了一种新途径和新思路.阐述了数字孪生技术的内涵与特征,以及电网运营系统结构框架,并在此基础上,梳理了数字孪生电网运营知识体系框架,阐述了数字孪生电网运营系统的关键技术.从运营管理层角度分析了数字孪生技术在电网企业可实现的典型应用,为数字孪生技术在电网运营体系的建设提供理论支撑.     

矿井巷道地质钻孔三维可视化设计

煤矿井下巷道掘进过程中施工多种前探钻孔,用来进行地质构造、瓦斯气体及富水区等异常的预测。现有钻孔设计多为平面化过程,对地质条件可视化程度低。以VC++语言为平台,构建巷道掘进顺层方向前探钻孔、高底抽巷道抽排钻孔及石门揭煤钻孔等不同类型钻孔的三维模型,可全面满足钻孔设计控制需求,输出钻孔施工生产中需要的各种平剖面图。所完成的井下巷道钻孔可视化系统,设计信息量丰富可靠,可提高勘探工作效率,适用于矿井地测及抽排等实际生产工作。     

永定庄煤矿5号煤层快速掘进施工工艺优化设计

以永定庄煤矿5号煤层为研究对象,阐述了5302巷道掘进工作面复杂的地质状况、现有老化的机械设备及不稳定的安全技术条件,分析了影响煤巷快速掘进的因素,提出了优化掘进工艺、严格施工组织管理、衔接管理施工工序等相应措施以实现巷道快掘,并从采用综采机截割工艺、优化支护与运输工艺、改良作业循环方式等方面,确定了适宜永定庄煤矿的巷道施工方案。     

复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析

社会经济发展,对煤炭资源的需求量不断攀升,然而随着煤矿开采强度与开采深度的增加,煤矿开采所面临的地质问题日趋复杂,在复杂地质条件下进行煤矿开采活动,影响煤矿掘进速度及安全的因素较多,如地质断层、地质褶曲等问题。为保障复杂地质下煤矿开采活动的安全性,结合工程案例,对复杂地质条件下影响煤矿安全生产的因素进行探索,提出复杂地质条件下煤矿掘进支护关键技术,探索综掘锚网支护过断层技术,通过安全支护,保障巷道掘进支护的安全性与可靠性。     

掘锚一体机在煤矿生产中的应用

提高巷道单进水平,保证煤矿采掘合理衔接,实现采掘均衡,是煤矿生产的目标。掘锚一体机是在普通掘进机基础上的又一项重大技术革新。王村煤业引进山特维克矿山工程机械有限公司生产的MB670型掘锚一体机,通过实际应用和分析,总结了掘锚一体机的优缺点以及存在的问题。该矿在煤巷快速掘进中应用掘锚一体机取得了初步成果,在确保矿井采掘衔接方面发挥了重大作用。