为实现高预应力锚杆支护系统所要求的高预应力和预应力扩散,自主研发了高张紧力气动联网装置.其主要由主气缸总成、扭丝气缸总成、装钉机构、推丝机构和扭丝机构组成。分析确定了联网U形网钉长度35 mm、送丝推力2 kN、旋转扭矩6 N・m的最优设计参数。试验研究表明:高张紧力气动联网装置可提供0.13 kN左右的张紧力,联网强度比人工联网强度提高了61.5%,可达到整片网强度的91.3%.

针对气动式钻机在煤矿巷道底板排渣效率低、成孔困难的问题,基于两相流态变化进行了气-液-固多相耦合排渣机理分析,并从钻渣运移动力路径的角度对成孔困难原因进行阐释。结果表明:在底板水影响下,孔内先后经历“静态-泡状流-段塞流-环空雾流”等两相流态,约75%的钻渣在泡状流与段塞流阶段以较快速率排出,剩余钻渣需在环空雾流阶段以较低效率缓慢排出;底板水侵蚀引发的孔口外扩是成孔困难的主要原因。结合益新煤矿-250机道石门底板锚固工程实际,提出了“套管束流”排渣法并优化了原钻孔工艺,现场应用效果良好。

在初使状态下，各种阀在如图1所示的状态下，由于无人操作，手、风控先导阀2和3;4和5的阀芯均处于上位。这时，风控两位三通阀执行阀8和9的控制风源被关闭，风控两位三通阀执行阀8和9在复位弹簧力的作用下，将其阀芯推向上，此时风源的压力风将风阀8和9的下位通道经单向阻尼阀进入风缸的前腔，使其风门处于关闭状态。此时交叉闭锁6、7均处于通路。

针对王坡煤矿煤层胶结性差、破碎特点,开展了碎软煤层高压氮气排渣气动定向钻进试验研究,针对钻进装备选型、气动定向工艺、深孔高风压钻进参数等进行研究;在王坡煤矿3306工作面试验完成4个碎软煤层定向钻孔,其中成功试验气动定向开分支2次,平均日进尺达到82.3 m,最大单班进尺72 m,最大孔深437 m,创造软煤气动定向施工孔深记录。试验效果表明气动定向钻进技术满足王坡矿碎软煤层顺层定向施工要求,钻孔轨迹精准可控,煤层钻遇率高,钻进深度大,钻孔成孔性好,钻进效率高。

为了分析瓦斯抽采钻孔封孔段注浆密封过程中封孔材料对钻孔密封性的影响,采集不同矿区水泥基封孔材料,在实验室测试其黏度、膨胀率、析水率、凝结时间及凝固后的强度参数指标,从前期封孔材料注浆到后期固结密封全过程分析各指标对钻孔密封的影响。结果表明:封孔材料前期注浆时浆液黏度是衡量其流动性的关键指标,浆液黏度上升越快,流动性降低越快,封堵钻孔围岩裂隙的难度越大;中期注浆完成后,不同材料表现出膨胀性和析水性,材料的膨胀特性可为钻孔围岩提供支护作用,提高钻孔封孔段异质结构的稳定性和完整性,材料的析水性会造成钻孔壁面与封孔材料分离,漏气通道增加,密封性降低;封孔材料后期凝固后的强度与煤体差异较大形成不稳定异质结构,在应力作用下,不稳定异质结构裂隙发育,密封性降低。