介绍了ZDY3500JD型全液压胶轮式钻机的主要技术参数和特征优势,及钻机在布尔台煤矿的工业性试验情况。经过近3个月的工业性试验,完成远距离转场4次和探水探煤类钻孔13个,通过现场试验,验证了钻机整体结构的设计合理性、搬迁便捷性、操作可靠性以及现场工况适应性等,达到预期的研发目标和设计要求,适合无轨运输矿井下快速转场和施工的要求。

针对煤矿井下大量切顶卸压定向预裂孔快速精准施工要求,采用多自由度变幅机构方式研制了整机结构紧凑的ZDY2-300LM型双工作臂全液压坑道钻机;利用LUDV液压系统解决了双动力头工作时相互干扰的问题,通过AMESim搭建简化模型并进行了仿真,结果显示,其输出流量和压力相互独立,互不影响;采用二位三通阀的水路方式解决了上卸钻杆孔内返水问题,增加了施工人员的舒适性。工业性试验结果表明钻机调角速度快、变幅机构自由度多,钻孔定位精准,成孔质量好,施工效率满足工作面推进要求,较其他常规非专用钻机提高了67.5%。

针对目前工作面液压支架阻力确定方法的不足,提出了1种新的预测方法,采用改进后的逻辑斯提算法(LR)来优化梯度提升回归(GBRT)模型,以此来预测液压支架阻力。在GBRT中加入学习速率来限制子模型的学习速率,防止其过拟合;应用LR对样本参数进行优化,建立LR-GBRT回归预测模型;将该预测模型应用于液压支架阻力的预测,预测结果与LR(线性回归模型)、SVM(支持向量机模型)、DTR(决策树回归模型)、EN(弹性网回归模型)进行对比分析。结果表明LR-GBRT模型具有较强的泛化能力,较高的预测精度,可以对液压支架阻力进行有效预测。

为研究煤层水力压裂过程中其单位注液量的变化特征,采用工程试验的方法,以四川省宜宾市筠连县金钟煤矿1703采煤工作面为试验地点,通过对煤层钻孔水力压裂过程中各管路单位液体流量的监测和分析,发现在正常水力压裂过程中,进液管及回液管的单位液体流量拟合曲线均呈“抛物线”状,而单位注液量则可以划分为下降阶段和波动阶段;结合水力压裂过程中其注液压力的变化情况,发现注液压力在煤体出现开裂及裂缝扩展时会出现明显的“卸压-恢复”现象,而单位注液量则相应的出现“升高-恢复”的现象,并且两者具有同步性;此外,根据水力压裂过程中其单位注液量的变化特征将整个水力压裂过程划分为3个阶段:充液阶段、蓄能与煤体开裂循环阶段及停止开裂阶段。

大采高开采工作面两巷道处采空区遗煤多,漏风较大,容易发生大范围采空区火灾。大采高采空区自燃火灾位置往往较高,发现自燃时温度通常也很高,一般技术灭火很困难。2019年红庆河煤矿发生大采高工作面采空区大范围自燃,采用ABT-Q型高效复合防灭灭火材料的凝胶及其气动配套防灭火装备,成功处理了该起采空区火灾。实践表明:该材料吸水倍率高,降温效果好,封堵漏风通道的性能良好,配套设备具有自动配比,出口压力高,移动方便等特点,适应了火灾防治的要求。

为实现金鸡滩煤矿9~13 m特厚硬煤层的安全、高效和高回收率开采,采用理论分析和数值模拟等方法对不同割煤高度顶煤回收率和煤壁稳定性进行了分析,基于顶煤回收率、煤壁稳定性与割煤高度的对应关系提出了“以采为主,以放为辅”的超大采高小采放比技术。研制了ZFY21000/35.5/70D两柱掩护式强力超大采高放顶煤液压支架,基于抗冲击立柱、高效放煤机构等优化设计解决了超大采高综放易冲击、煤壁易片帮和硬煤易成拱的难题。超大采高小采放比综放开采是特厚硬煤提高回收率、实现高产高效的有效方式。

为提高掘进工作面锚杆支护作业的施工效率,研发了一款主要为掘锚一体机配套用机载锚杆钻机;钻机结构尺寸紧凑,与掘锚机配套适用性强,可实现多角度钻孔施工,具有调角速度快、钻孔效率高等优点;对钻机的给进装置、回转器及液压系统3个关键部分的设计进行了研究。试验表明:钻机结构设计合理,能满足掘锚一体机的锚杆支护快速施工。

以一种炮眼施工钻机的液压泵站为研究对象,介绍了钻机泵站的设计原理,阐述了包括电机泵组、联轴器在内的液压泵站中相关元器件的设计计算方法;针对该钻机结构紧凑的特点,结合整机结构布局、液压泵的参数和油液清洁度的要求,对油箱总装进行了设计;根据钻机温升的要求,对冷却器进行了计算和选型,为液压系统的稳定运行提供了有力保障。通过钻机在车间进行的调试表明:设计的液压泵站满足钻机的正常工作且可靠性高。

立柱作为液压支架最重要的承载部件,其承载性能的优劣对液压支架整机的支撑效果有着巨大的影响,尤其当冲击地压灾害发生时,可能造成液压支架立柱弯曲、断裂和爆缸等事故发生。采用Solid Works联合Design Modeler软件建立ZF10000/25/38型液压支架立柱的流固耦合模型,将液压支架立柱等效视为弹簧,推导出单伸缩立柱等效刚度数学模型;使用ANSYS Workbench仿真软件对立柱流固耦合模型进行双向瞬态流固耦合仿真,采用三角波冲击载荷模拟冲击地压冲击特性,研究液压支架单伸缩立柱的抗冲击特性。结果表明:冲击载荷作用下液压支架立柱活塞杆最大应力为508 MPa,发生在顶端,缸体最大应力为254 MPa,发生在底部。

叙述了ZDY500/22S全液压钻机液压缸组成及工作原理针对液压钻机液压传动中液压缸密封失效的现象分析了液压系统中活塞杆失效的形式和特点并提出解决此类密封失效的措施。