改进粒子群算法的螺旋钻采煤机钻杆参数优化

针对螺旋钻采煤机输送生产率、煤块二次破碎率及能耗问题,根据螺旋钻采煤机输送机构参数,采用改进粒子群算法对螺旋钻采煤机多目标进行优化设计.通过优化得到:螺旋钻采煤机输送生产率提高了25.8%、二次破碎率降低了12.13%,能耗降低了4.97%.极大优化了螺旋钻采煤机输送机构导程、转速、螺旋升角、螺旋叶片厚度以及输送内径等参数,有效提高了螺旋钻采煤机的整机工作性能.     

齿轮传动系统冲击载荷抑制与动态参数优化

针对重载高速齿轮传动系统冲击载荷大、影响系统可靠性和使用寿命等特点,以某采煤机齿轮传动系统为例,建立了包含电机动态模型、耦合轮系和行星轮系动力学模型的采煤机动力传动系统机电耦合模型,研究了在采煤机运行过程中通过优化运动参数来降低截割传动系统冲击载荷的方法.仿真结果表明:在负载突变工况下,运动参数动态优化使截割传动系统中的冲击载荷减小.搭建了截割动力传动系统实验台架,通过台架试验研究了运动参数优化对截割传动系统冲击载荷的影响,实验与仿真所获得的传动系统冲击载荷的趋势相似,调速持续时间相近,验证了运动参数优化的有效性.     

运动参数对采煤机滚筒载荷影响的模拟研究

为探究牵引速度和滚筒转速对采煤机滚筒载荷的影响,通过建立采煤机滚筒三向载荷均值与波动系数的数学模型,基于Matlab/GUI软件平台,利用设计的滚筒载荷模拟系统,以国产某型采煤机为例,得出其滚筒载荷均值与波动系数随牵引速度、滚筒转速变化的曲线,发现了载荷均值与波动系数随运动参数变化的规律,分析了运动参数对滚筒载荷的影响,为合理确定采煤机运动参数提供依据.     

极薄煤层钻式采煤机关键技术与装备课题技术总结

薄煤层煤炭智能开采作业已成煤炭资源开采的重要课题。目前根据采煤设备的不同薄与极薄煤层采煤方法主要为三种:刨煤机采煤法、滚筒采煤机采煤法和钻式采煤机采煤法。钻式采煤机做为极薄煤层煤炭开采、提高煤炭资源回收率的采煤设备,由工人在采煤工作面外操作,完成设备在工作面内的破煤、装煤、运煤等,设备检修也都在工作面外巷道中进行,真正实现了无人工作面采煤,且占用人员少,劳动生产率高,提高了资源回收利用率。螺旋钻采煤机无人工作面采煤对地质构造适应性强,如果采用滚筒采煤机或刨煤机采煤,长壁工作面遇到较大断层时,需重新开切割眼,工作面搬家,费工费时。而螺旋钻采煤机采煤遇到断层时,只需移动钻机到新地点重新定位钻采即可,工艺、操作都比较简单。该采煤法可广泛地应用于开采围岩较稳定的、煤层倾角在-15°~+15°的极薄煤层,并且还可以用来开采边角煤、三下压煤、顶板松软破碎煤层和回收各种煤柱。使用螺旋钻采煤机不仅减少了巷道投入、减少开采对地面的影响,而且可最大限度的回收极薄煤层煤量,有利于提高薄极薄煤层的配采比例,延长矿井服务年限,提高矿井的经济效益和社会效益。该课题实施,在研究钻式采煤机截割机理基础上,重点研究钻式采煤机小型化及模块化技术、钻具定向钻进技术、自动快速换钻杆技术,多钻头截割技术,开发具有快速、高效、定向钻进的五钻头小型化、模块化钻式采煤机。有效解决螺旋钻式采煤机研制、开发的基础理论研究不足;采煤过程中受不同地质条件、钻头和钻杆重力及不平衡力矩影响,使钻头和钻杆在钻进过程中经常发生偏斜,限制钻采深度;钻杆装卸占用时间长,严重影响采煤效率;采煤时钻孔之间要根据顶板情况,留有不小于0.2 m宽的小煤柱,且只有三个钻头开采,采宽小,开采效率和资源回收率低等问题,研制新型钻式采煤机,实现比刨煤机和滚筒采煤机更强的地质适应性。同时,为更快地建立我国更完备的薄与极薄煤层智能开采技术体系提供技术支撑,满足我国煤矿井下极薄煤层无人工作面智能开采作业的需要。该课题依托单位和协作单位是从事矿山设备的研究、产品开发与制造的中煤张家口煤矿机械有限责任公司、中国矿业大学,既有专门从事煤矿采掘设备理论研究的教授、研究生,也有长期从事煤矿采掘设备的设计及制造的工程技术人员,形成"产-学-研"强强联合和优势互补,共同进行课题攻关。     

螺旋钻采煤机输送机构振动频率的计算与分析

为了研究螺旋钻采煤机输送机构工作过程的振动,根据Lyapunov理论建立了用欧拉角描述的振动动力学方程,应用ANSYS软件建立了基于APDL语言的参数化有限元仿真模型,利用两种方法对某型螺旋钻采煤机输送机构的振动频率进行了计算和仿真,得到了输送机构前五阶的振动频率和最大振幅等效云图.其中通过ANSYS振动分析显示:横向...     

连续采煤机运动参数对截割载荷影响的研究

为了研究连续采煤机的运动参数对截割机构载荷的影响,通过对截割机构的受力分析,建立了连续采煤机截割滚筒载荷的数学模型。利用计算机模拟的方法,对不同滚筒转数、不同悬臂摆动速度下连续采煤机截割机构的载荷进行了模拟,得到了连续采煤机截割过程截割机构的三向载荷大小及其变化规律。结果表明,在截割机构的三向载荷中,推进阻力最大,升降阻力的波动最明显,各向载荷随悬臂摆动速度的增大而增加,随滚筒转速的提高而降低,所得结果为合理确定连续采煤机的运动参数、进一步改善连续采煤机的截割性能和工作质量提供了依据。     

螺旋钻式采煤机在极薄煤层开采中的应用研究

螺旋钻采工艺具有安全性高、工艺简单、系统环节少、掘进率低、材料消耗低等特点,柏林矿在0.6 m以下极薄煤层开采中进行了钻采工艺应用试验,试验结果表明螺旋钻式采煤机能有效的回收在常规方法下不能回采的煤炭资源,在极薄煤层开采中效益显著。     

可视化模拟在连续采煤机滚筒设计上应用

为了准确研究连续采煤机工作时工作机构上的载荷情况,以破煤理论为基础,通过对影响截齿载荷的各项因素进行理论分析,建立了滚筒受力的数学模型.根据模型,基于VB6.0平台设计了连续采煤机滚筒的计算机辅助设计系统.利用该系统在可视化界面中输入不同的参数,可以输出不同工况下的滚筒载荷.该可视化模拟软件为连续采煤机的滚筒设计提供了简捷、有效的设计手段.     

螺旋钻采煤机输送机构的振动频率

研究螺旋钻采煤机输送机构的振动特性,通过假设与简化建立了输送机构的振动模型,根据机械振动学原理建立输送机构固有频率和振型的数学模型,运用MATLAB软件求其前五阶的振型,获得了各阶固有振型的变化规律,分析了输送机构的结构参数和运动参数对固有振动频率的影响。结果表明：输送机构的振动频率随其长度、内径、螺旋升角和转速的增加而减小,随叶片厚度和外径的增加而增大。此研究为合理设计螺旋输送机构的结构参数、运动参数和降低输送机构及其整机的振动提供了参考。     

采煤机工作参数的优化设计

针对滚筒式采煤机工作参数对载荷波动和截割比能耗的影响规律,文章建立了采煤机工作参数优化设计的数学模型,根据数学模型的特点编制了计算机程序,并对实例进行了分析研究,所得结论对于改进采煤极设计、完善机器工作性能和评价采煤机质量具有重要意义.     

考虑瓦斯影响的煤层冲击地压钻屑量指标研究

对于含瓦斯煤层实施钻屑法必须考虑瓦斯的影响。考虑瓦斯的影响和煤体损伤特性，经理论推导得到了含瓦斯煤层检测冲击地压的钻屑量指标，并结合阜新五龙矿的实际情况进行了验证。单位长度钻屑量危险指标与煤的密度成正比，与成孔直径的平方成正比，随弹性模量增大而减小，随抗压强度增大而增加。随瓦斯压力增大而增加，随孔隙增加而减小。     

NM360高强度材料钻削参数的研究

采用硬质合金（YG8）刀具对高强度钢NM360进行了钻削试验,从切削参数和刀具角度方面开展难加工材料切削性能研究,通过对比切削力和扭矩,以及分析金属切削机理等因素分析,经研究发现在钻床的工作条件内,该刀具的最佳切削用量为转速n为1 120mm/r,进给量f为0.03mm/r时,最佳刃口楔角βf为77°。     

煤矿井下钻机器具的选择与应用

分析了古书院矿的地质特征及煤层情况,总结了钻机钻头与岩石的分类和使用钻头时的操作注意事项,论述了瓦斯抽放孔的钻进工艺。     

复合钻头钻进过程的有限元模拟

设计了一种新型的“2+2”型牙轮PDC复合钻头（包括CL型和BL型两种结构）,并采用显式动力学有限元分析方法对两种结构的钻头钻进凝灰岩和花岗岩的物理过程进行了数值模拟。结果表明,CL型钻头适合于钻进较硬的地层,而BL型钻头适合于钻进较软的地层;两种钻头钻进硬岩时的牙轮切削齿轴向力均比钻进软岩时的牙轮切削齿轴向力大,在相同岩石中钻进时,CL型钻头比BL型钻头的牙轮切削齿轴向力大;PDC切削齿轴向载荷沿钻头径向的分布形态与刀翼的冠部形状相似,位于锥顶的切削齿轴向载荷最大;钻压在牙轮和刀翼上的分配与钻头的结构类型相关。     

深水钻机K型井架稳定性数值模拟研究

针对K型井架整体防护性较弱、在恶劣的海洋环境下可能发生失稳的问题,以南海某深水半潜式平台在作业工况下的运动响应为背景,对浮式平台配套的K型井架进行了稳定性研究。平台动边界对井架产生的动载荷等效为惯性力施加在井架上,同时考虑海洋风载、平台倾斜使井架受到的重力横向分量以及平台升沉引起的附加动载荷,利用有限元模型计算了井架的受力状态和整体稳定性;研究了各杆件在轴力和双向弯矩下的局部稳定性;将前大腿等效为弹性支撑梁,在轴向压力作用下进行了屈曲分析;对比了该井架用于陆地钻井的稳定性质。结果表明,海洋环境载荷使K型井架的稳定性有较大程度降低,但仍满足该工况的稳定性要求。     

随钻扩眼钻井钻进趋势影响因素

以钻进趋势角作为评价指标,对使用随钻扩眼工具进行钻进时的钻进趋势进行了分析.结果表明:对于偏心扩眼钻头,钻压分配比在一定条件下能够改变钻具的钻进趋势,因此在钻具组合设计中不能按照常规钻头来对待;对于钻具组合设计,将扩眼体位于井眼高边时是否满足防斜要求作为设计依据;对于独立结构扩眼器,钻压分配比的变化通常对钻具钻进趋势的影响较小,独立结构扩眼器的防斜主要依赖于领眼钻头与扩眼器之间稳定器位置的调节.     

库车北部构造侏罗系煤层井壁稳定对策研究

为解决塔里木盆地库车北部构造带侏罗系煤系地层井段井壁稳定问题，采用X射线衍射、扫描电镜等方法对煤岩理化性能和微观结构进行分析，明确了煤系地层井壁失稳机理；建立考虑多割理面影响的煤层井段坍塌压力模型，评价了煤系地层地质力学参数和井壁稳定性，并优化了煤系层段井眼轨迹；根据煤岩微观结构特征，开展了钻井液封堵材料优选，形成煤层段水平井井壁稳定对策。结果表明，煤系地层主要为力学失稳，推荐煤层沿最大主应力方位、井斜45°～80°钻井，钻井液密度1.70～1.74 g/cm³，钻井液封堵复配体系为3%磺化沥青+3%乳化沥青+3%超细钙；应用发现煤系层段定向钻井无复杂事故，煤层斜井段井壁稳定防治效果好。研究成果对塔里木盆地库车北部构造带侏罗系油气安全高效开发具有重要指导作用。     

定北深井小井眼钻井技术研究

定北深井小井眼三开井段钻遇奥陶系、寒武系、前古生界,下部地层以石英砂岩居多,可钻性差。定8井实钻资料表明,三牙轮钻头、PDC钻头、巴拉斯钻头、单牙轮钻头与地层不匹配,天然金刚石钻头有望解决该问题。现场采用柔性钻具防斜,或PDC钻头吊打防斜,并加强井斜监测,能够有效控制井斜,还可以提高机械钻速。