摘要：车载钻机是矿山事故地面钻孔救援的核心装备,在国内外历次成功救援中发挥了重要作用,给进系统是车载钻机的主要执行机构,使用过程中暴露出长工作行程制约整机通过性、定位轮系维护困难、双油缸运动同步性不强、动力头偏载引起导轨磨损、液压表显示起拔力延时等问题。研制的ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机采用基于油缸—钢丝绳倍速传动机构的伸缩桅杆式结构,实现了长工作行程和短运输尺寸;设计快换式轮系、钢丝绳防扭转张紧系统,解决一二级给进机身的辅助定位系统安全保护和维护困难的难题;采用给进系统油路同步补偿和先导控制技术,解决给进装置双油缸同步的难题;研发抽屉式调平体和测力销轴结构,实现动力头钻进过程中自平衡式调节及起拔力监测。经过静态、模态分析、应变测试和现场工业性应用,给进系统最大起拔力达1205 kN,能够有效处理大直径救援井施工过程中卡钻、埋钻等孔内事故,配合动力头、钻杆加卸系统,具有快速起下钻具功能,可大幅度提高倒杆效率,单根起下钻效率小于3 min/根。研究结果表明:救援车载钻机伸缩桅杆式给进装置运输尺寸短,钻机机动性强,道路通过性好;现场试验中处理了多次孔内卡钻、埋钻事故隐患,稳定和可靠性较高、可维护性好、起拔力监测准确、倒杆效率高,可以满足600 m深度救援井施工需求。给进装置轻量化,以及执行系统、传动系统、动力系统之间的响应匹配优化研究是今后的重点方向。

摘要：针对采用U形通风+大直径钻孔埋管抽采的通风瓦斯治理方式治理高瓦斯矿井,采空区和上隅角瓦斯易积聚甚至超限的问题,研制了一次性成孔超大直径钻机。对超大直径的钻机的总体方案设计、独立动力系统、回转器、给进系统、自平衡稳定技术、动力伸缩技术、负载敏感液压系统等主要部件及关键技术进行了研究。钻机样机在北京检测中心进行了测试,各项性能参数达到设计要求;在金家庄煤矿进行了工业性试验,试验结果表明,钻机整体性能稳定,可一次完成超大直径钻孔,施工效率高。

摘要：平衡阀具有较好的负载保持功能和管路爆裂或严重泄漏阻止移动载荷的失控发生的优点。然而在救援车载钻机给进起拔系统使用时,由于救援车载钻机配套钻具重量大,平衡系统的合理匹配是设计难题。提出了采用平衡调速系统加强制补油系统方案,平衡调速系统实现提升下放速度平稳可控,强制补油可有效防止吸空情况,提高给进系统使用的安全和寿命;通过理论分析过平衡液压系统,建立系统动态模型,基于该模型,动态分析过平衡系统的压力流量特性,重点分析平衡阀参数对给进起拔系统动态特性的影响,并提出了过平衡系统参数匹配方法;通过台架试验对理论分析结果进行验证。结果表明:钻具质量对常规平衡系统输出有较大影响,在钻机给进起拔系统中设置过平衡调速系统,并合理匹配过平衡参数,可实现给进起拔系统的输出稳定性,同时避免吸空及速度失控的问题。

摘要：通过对全液压钻机实际工况和负载特性分析,建立钻套与钻具之间的摩擦系数关系,针对给进电液系统进行优化设计,分别建立加压钻进和减压钻进压力控制系统数学模型;根据钻进地质情况的不同,对控制回路性能与溢流压力关系和控制回路压力-流量与电比例换向阀阀口开度关系进行分析,研究变负载对压力控制性能的影响,实现高效节能的回路控制。通过现场对给进液压缸负载力的采集,对比仿真分析,充分证明了给进压力控制回路可以对加压力准确调节,使钻杆在实际钻进过程中安全、平稳,优化后的给进电液系统在给进压力控制方面效果显著。

摘要：为降低煤矿企业采购成本,加大定向钻机推广应用,研制了经济型定向钻机。该经济型定向钻机的关键元件孔底马达、泥浆泵采用进口,主要零部件通过提高标准化率、通用率的方法进行了国产化改造生产。通过该方法既降低成本,又保障了钻机的使用性能。重点介绍了定向钻机的结构组成及关键技术,钻机研制成功后,在多个煤矿进行了推广应用,最大孔深达到600m,经济性好,完全达到了设计要求。