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煤矿井下智能化钻探技术及装备是煤炭生产企业急需的先进技术装备。文章介绍了相关科研院所及企业在研制自动化钻机方面取得的一些阶段性成果。由于钻探施工环节多、工艺复杂、现场条件多变,许多关键技术仍未解决,智能化程度、可靠性、适应性和实用性还需进一步提高。文章分析了钻机装备适应性、工艺复杂性及需求的多样性问题、防爆问题和钻杆连接及钻杆补充问题。指出需要开展导航与定位、程序控制自动钻进、自动装卸钻杆、参数实时监测及传输等技术攻关,从而达到智能钻机功能实用、施工高效及性能稳定的目标。同时指出真正意义上的智能化钻机大量应用还需要持续的研发投入和数年的时间过程,并提出逐步按全自动钻机阶段、智能化钻机阶段和钻孔机器人3个阶段分级实现井下智能化钻探较为适宜。 相似文献
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利用顺煤层、顶板高位钻孔抽采煤层气是当前煤矿井下煤层气综合治理最直接、有效的方法。提高定向钻孔钻进速度和起伏变化大、薄厚不均煤层中的钻遇率,降低施工人员劳动强度,提高钻孔事故预防能力,适应煤矿智能化发展需求,满足煤矿井下长距离定向钻孔施工的智能化钻进装备是当前煤矿井下钻探领域亟待解决的重要问题。基于地质导向和旋转导向钻进施工对钻机精确控制的实际需求,以及煤矿智能化发展的迫切需要,提出了基于防爆电液控制技术的煤矿井下长距离定向钻进装备自动化控制和分体紧凑布局设计的集成化解决方案。重点解决总体紧凑布局设计、关键执行部件设计、自动装卸钻杆技术、防爆电液控制技术、大流量泥浆泵单元设计等设计和技术。研制的ZDY25000LDK智能化定向钻进装备,实现了长距离定向钻进施工过程中自动化装卸钻杆控制、智能化定向钻进施工、参数实时监测以及典型故障智能诊断与预警等功能,使定向钻进装备的智能化水平得到全面提升,为旋转导向和地质导向施工,以及“以孔代巷”大直径定向钻孔高效施工提供了可靠装备保障。 相似文献
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大陆科学钻探是获取地下实物信息的唯一手段, 具有钻进地层条件复杂、取芯要求特殊、对钻探工具及装备要求高等特点。美国和德国的先进钻探装备代表了国际深部钻探装备的发展方向; 近十年来, 国内深井和超深井钻机研制取得了较快发展; 本文着重分析了美国NOV理想钻机、德国海瑞克TI-350全液压钻机、中国“地壳一号”万米钻机。国际大陆科学钻探装备关键技术包括顶部驱动钻井技术、钻探装备自动化技术、钻探装备信息化技术。顶部驱动钻井技术利用顶驱装置取代孔口转盘驱动钻杆回转, 钻井作业的能力和效率得到显著提高; 钻探装备自动化技术以实现安全、可靠、高效地运移及拧卸钻具为目的, 主要包括自动猫道、自动摆排管装置和自动上卸扣装置; 钻探装备信息化技术是伴随着现代机电液一体化控制技术和随钻测量技术发展起来的, 通过对地面与井下数据的联合分析, 实现数据综合解释和自主钻进。未来深部大陆科学钻探装备的研制应秉承安全、可靠、高效、节能、舒适的设计理念, 以实现自动化、智能化、信息化钻井为发展目标。 相似文献
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矿用钻孔机器人加卸钻杆位置会随主机的调姿而变化,同时在加卸钻杆路径中还存在障碍物。因此,钻孔的加卸钻杆过程存在变目标的避障轨迹规划问题。根据防爆六自由度机械手的性能参数建立DH参数表,并提出三自由度主机调姿前后加卸钻杆位置变化的函数关系。利用凸包络体结合简单几何体的包络法建立了加卸钻杆系统的碰撞检测模型,可通过欧氏距离判断是否发生碰撞。提出了三段式的加卸钻杆避障轨迹规划策略,第一段和第三段在笛卡尔空间下采用直线规划,第二段在关节空间下采用多项式插值算法进行规划,并可通过增加过渡点解决避障问题。开展了基于七次多项式插值的最小冲击避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,关节角度、角速度、角加速度和角加加速度都是连续的,但绝对值峰值很大且路径较长。进一步开展了基于改进双树RRT算法、B样条路径优化及七次多项式插值的冲击优化避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,不仅可保证关节角度、角速度、角加速度和角加加速度的连续性,且路径较短,角加加速度的绝对值峰值降低了98.2%。通过示教试验验证了冲击优化避障轨迹规划方法在避障、加杆轨迹规划等的可行性,机械手各关节运行曲线及运动路径与仿真结果具有较高的相似... 相似文献
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作为智能化钻探的重要组成部分,钻具系统的智能化对煤矿井下钻探的智能化发展起着至关重要的作用。为深入探究智能化钻具的发展方向,结合石油天然气行业发展经验,从定向钻具、随钻测量系统以及智能化钻杆、钻头等方面系统梳理了煤矿井下智能化钻探配套钻具的研究成果与技术特点,总结了存在的不足。指出目前煤矿井下智能化钻探定向钻具多以螺杆马达为主,主要研究集中于螺杆马达的线形设计、定子橡胶抗疲劳研究与不同工艺个性化定制,旋转导向钻具的开发与石油天然气行业存在较大差距,仅处于起步阶段;随钻测量系统可监测参数较少,监测的数据以轨迹参数为主,逐步加入了伽马地层识别,数据传输以有线与泥浆脉冲方式为主,存在数据容量小、传输效率低的问题,无线电磁波方式传输距离较短,仅能满足500 m以内钻孔;智能化钻杆研究主要为通缆钻杆的优化与改进,智能化钻头的研究尚未开展。为实现煤矿井下智能化钻探,提出开展以旋转导向为主,多种定向钻具综合运用的钻具定向系统研究;随钻监测系统应集成瓦斯监测、地下水探测及地应力感知煤矿钻进特种需求的功能,并配合多种传输方式并存的随钻测量系统研究以适配不同钻进工艺,同时提升传输速率,实现信息高速双向传输... 相似文献
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受煤矿井运输巷道空间限制,将钻孔机器人设计为灵活布局的钻进和钻杆加卸2个独立系统,利用基于合作靶标的单目视觉识别,将钻进和钻杆加卸2个系统关联,解决两系统递送钻杆的协同作业问题。然而,煤矿井下钻孔施工中场景复杂,存在孔口煤渣、污水污染合作靶标、粉尘浓度大能见度低、人造光源亮度低、光照不均匀使靶标图像对比度低,以及矿灯直射合作靶标反光等问题,会影响合作靶标图像清晰度,使基于靶标识别加卸钻杆的位置的精度降低,进而影响钻孔机器人自动加卸钻杆的成功率。因此,首先针对施工中孔口返出的煤渣、煤泥污染合作靶标的问题,利用形态学滤波中先腐蚀,再膨胀的开运算,清除煤渣间断斑块和突出靶标像素点;先膨胀再腐蚀的闭运算,消除小的孔洞和间断细小鸿沟,达到消除固体污染物对合作靶标的影响;其次针对粉尘、岩尘、水雾和污水影响图像对比度问题,通过暗通道先验求出初始透射率,采用梯度域导向滤波精细化透射率,利用导向滤波得到改进暗通道,并求大气光值,利用大气散射模型得到除雾后的图像,实现清晰化图像、增强图像对比度目的;最后对亚像素级角点和方向进行精细化,优化能量函数,使用种子棋盘格沿4个边缘生长棋盘格,用能量变化情况确认是否... 相似文献
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矿井地质透明化是智能化煤矿建设的基础,三维地质建模是实现矿井地质透明的重要手段,以往采掘工作面地质建模存在插值算法不符合地质规律、多源异构地质数据融合程度低,以及煤矿生产装备与地质信息耦合少等问题。提出煤矿采掘工作面地质信息数字孪生的概念,采用离散光滑插值(Discrete Smooth Interpolation,DSI)算法,利用钻探数据及地震构造解释数据地质建模,建立DSI平行相似约束后迭代计算得到的地质综合模型。开发了三维地质建模软件,实现了点(地质点)、线(地质界线、地层界线)、面(三维地质界面)、体(封闭地质体)4种地质对象的构建,在体对象基础上开发了立方网功能,基于区域统计学算法对体对象内的空间数据进行属性插值。使用建模软件构建掘进、回采工作面数字孪生的地质模型载体,接入微震监测系统、电阻率监测系统、随掘地震监测系统、随采地震监测系统实时监测数据,实现工作面地质信息数字孪生,反映采掘扰动下的地质变化;为煤矿掘进生产提供基于地质模型的场景仿真和掘进规划巷道断面曲线下发,指导掘进机自主掘进,提供掘进前方地质异常距离预警,保障掘进地质安全;为回采工作面提供基于地质模型的场景仿真和规划截割曲线,指导采煤机自主规划截割,提供回采前方地质异常构造位置、应力集中区位置距离预警,提高回采工作的安全性。该技术在内蒙古鄂尔多斯唐家会煤矿进行了应用,为安全、高效采掘工作提供地质保障。 相似文献
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在简要分析煤炭地质学演变的基础上,重点回顾了“十三五”期间学科在基础理论研究、地质保障技术、煤岩检测技术方面的主要进展,同时指出面临的主要问题和未来一段时期的学科发展方向。认为“十四五”乃至更长一段时间内,煤炭地质学应围绕“提供充足绿色煤炭”和“减轻煤矿地质灾害”的煤炭工业发展目标,以攻克煤炭绿色勘查、精准智能开采和清洁高效利用中的关键地质理论和技术瓶颈为突破口,聚焦以下方面开展研究:①煤系矿产资源共伴生规律、协同勘探技术与开发地质条件精准评价方法;②智能物探仪器和钻探装备研制;③煤层中断层属性的叠前地震反演技术,槽波地震联合勘探技术、槽波雷达探测技术、高密度电法勘探技术的创新试验;④孔中、孔间、孔-巷、巷-巷等多方式立体探测与精细解释技术;⑤工作面煤/岩界面识别的多参数综合成像技术;⑥采动应力耦合叠加效应下煤矿动力地质灾害演化机理与微震监测和视电阻率法动态预警技术;⑦多源异构地质地理信息的深度融合与动态地质建模技术。 相似文献
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国际数学地球科学协会2010年会综述 总被引：2，自引：0，他引：2
“国际数学地球科学协会(International Association for Mathematical Geosciences, 简称IAMG)2010年会”于2010年8月29 日-9月2日在匈牙利布达佩斯召开。本届年会由国际数学地球科学协会和匈牙利塞格德大学(University of Szeged)共同承办。来自20 多个国家和地区的近90位专家和学者出席了会议,其中有国际数学地球科学协会主席Vera Pawlowsky Glahn,协会前主席Frits PAgterberg,《Mathematical Geosciences》杂志主编Roussos Dimitrakopoulos,《Computers & Geosciences》杂志主编Eric Grunsky,《Natural Resources Research》杂志主编Keith RLong等著名数学地质学家。“国际数学地球科学协会2010 年会”主要内容有:颁奖仪式、特邀报告、学术交流会和专题讲座。颁奖仪式为颁发国际数学地球科学协会2010 年度Krumbein 奖(每两年颁发一次)和Griffiths教学奖。特邀报告为IAMG著名讲座讲演者Roussos Dimitrakopoulos,题目为“高阶地质统计学:复杂模拟、非高斯地质与环境现象研究”;George Matheron讲座讲演者Donald Allen Singer,题目为“解答不恰当的资源评价和探测问题”;Krumbein 奖获得者Lawrence J. Drew,题目为“数学地质学家的创新”;Griffiths教学奖获得者Ana Fernández Militino,题目为“统计教学与地质统计学的相互关系”。学术交流会共设4个专题, 主要涉及数学地质的理论问题、数学地质与环境科学、地质技术与工程地质学和资源估计与评价等内容。本次年会的主题是“能源、自然资源和环境评价”。在未来的几十年,能源与自然资源可持续提供是最重要挑战之一。许多国际组织正在争论这个问题,它也是几个科学或政治预言最流行主题之一。近年来,该主题有了一些正面和反面答案(回答),但是它们大多依据于不可靠的资源数据。该问题的最可靠答案应该来源于地球科学。一个好的答案需要数学与地质背景。以前的国际数学地球科学协会年会关注方法论与研究实例。2009年会主题主要强调计算方法。该主题增强了地球科学与计算科学整合以及促进其他学科的发展。我们相信国际数学地球科学协会能够在传统和非传统能源与自然矿产资源的测量计算、建模和评价中起着重要的贡献。评价环境问题,特别是废物处理在当代是极为重要的。应用各种数学地质方法能够减少相关的不确定性和风险。本次年会特别注意放射性废物处理,这是广泛应用核能的主要前提。讲演与讨论数学地质新方法以及相关实际应用的理论论文也是该年会的重要内容。1专题内容介绍11数学地质的理论问题主要介绍了数学地质在应用地球科学中的作用;一般分形的重构以及它的应用;分形几何在孔隙度建模中的应用;断层统计学和分形几何在地质学中的应用;地理(地质)信息系统的二维数据建模与实现;连续移动邻域克立格的压抑法;高维属性空间的简单克立格的主成分分析;基于距离方法的约束静态和高度非线性动态数据的多重非高斯模型抽样研究;序贯模拟的Gibbs抽样方法在复合先验概率分布取样中的应用;序贯指示模拟灯统计特征的实现;基于非参数连接函数的序贯空间模拟;完全溶解固体的成分回归;早期二叠纪Barakar旋回层的Gondwana盆地的统计建模和它的煤炭资源潜势;大尺度地下空间数据的3D GIS空间数据库模型和成分分析;基于JADE(联合近似特征矩阵对角化)算法的金属矿床深部地震数据的减噪方法研究;河流时间序列的极值研究;基于最大熵频谱分解的微断裂识别研究;分离尺度的凸面计算与平衡模拟;最佳汇集岩石的累积参数的高阶模拟异性渗透率研究;Hilber变换在地球物理地震信号处理的应用;空间一般线性混合模型的偏斜潜在变量的贝叶斯分析;分形储层中的高速流动性效应研究;分形不变分布及其在大型超大型矿床中的应用;基于序列再生的三维空间参数化研究;分形模型在中国广西西部的累积铝土矿储量估计中的应用;储量的地质统计分析;数据间隔与不确定的定量化和复杂化研究。申维/ 地学前缘(Earth Science Frontiers)2010, 17 (5)申维/ 地学前缘(Earth Science Frontiers)2010, 17 (5)12数学地质与环境科学主要介绍了时空数据的三维可视性交互式分析及其相关填图;大气环境质量下降弥散模型 混合多尺度模型;加拿大和美国东北沿海省份的土壤地球化学与矿物学可变性的识别方法;匈牙利西部巴拉顿湖沼泽地数据序列的周期性恢复性聚类分析;在稳固的碎石泥沙冲击影响下的基岩剥蚀演化数字模型;冰川环境中的层次配属概率地质建模;形态构造与突出物的空间动力热喀斯特沉淀设计;灵敏度系数的计算效能集成方法;农业地貌空间模式针叶树林地带的定量分析;变差函数的稳健估计和稳健克里格方法研究;时间序列的地质统计技术分析;应用乘积总和模型来拟合时空线性协同区域化模型;简单指示克里格的贝叶斯边缘评估;地球环境中的地质统计学误差评价;克里格变量估计的设计与研究;区域剖面的地质数据与地球物理数据的计算技术综合分析和解释;伊朗东部Zahedan断层的构造地貌特征不变量的断层活动性评价方法研究;应用机器学习算法对地质空间数据进行分类、建模和分析研究;地下水特性的地质统计建模和它们的不定度评估;分离性克里格非线性估计在地下水硝酸盐分布建模中的应用;附加地质专家意见的地质三维层面模型的不定度定量方法研究;地质环境中的时间空间克里格方法;匈牙利Bátaapáti地区放射性贮藏库场所的地层概念模型发展研究;基于GIS数字高程模型的活动断层识别研究;应用数据地质信息系统来解决地质问题的方案研究;基于GIS的综合数据分析来研究资源利用问题;基于WEB GIS的地质环境方法建模;水文地质学中的动力因子应用研究;东西伯利亚Kuyumbinskaya地区和Kiramkinskaya地区Riphean纪与Vendian纪原始岩石的熟化碳氢化合物热侵入作用的数值模拟;应用人工神经网络研究Sungun斑岩铜矿间隙蚀变;带有外部漂移克里格方法在含有红土石灰岩矿石资源评价中的应用;火山气化学成分的化学变化扰动研究:意大利南部Vulcano岛屿研究实例。13地质技术与工程地质学主要介绍了应用反射多色成像进行碳酸盐岩定量微量纹理分析研究;应用地球物理数据进行地质技术岩体分类;静态与动态储集层模型的适应性方法研究;公路意外事故路损的地质技术和地球物理探查研究;同时计算真实二维序列的离散傅立叶变换和逆离散傅立叶变换的新公式;地球化学数据含量的面积 品位分形模型研究;数字地图一般自动化图像处理方法;克罗地亚Sava凹地和Drava凹地岩石数值的2009最新变化图数据库研究;振幅随偏移距变化(AVO)数据的随机反演研究;GPS定位测量法的统计模型研究;基于Visual Basic语言开发的钻井数据一维变差函数计算程序的免费软件;克罗地亚Sava凹地的砂岩储集层厚度的序列指示模拟研究;伊朗Aryan Shahr地区的Gheysar隐蔽断层震源机制余震分布和航磁数据研究;基于遥感数据的水文建模:埃塞俄比亚大裂谷Awash汇水盆地研究实例;应用马尔可夫链在德国Goettingen地区研究三维地下岩石地质技术建模的数据综合与模型改进;复合钻井空隙检验的整合数据流分析和目标定向分析。14资源估计与评价主要介绍了加拿大Abitibi地区地盾的历史实例铜潜力资源评价;应用两步增强模拟算法估计地质统计学变差函数参数;克罗地亚Sava地区的凹地碳氢化合物饱和储藏的真实概率计算方法研究;侏罗纪上部岩石相图空间分布的地质统计方法研究:一个墨西哥Cantarell地区油田研究实例;应用统计与地质统计方法进行区域风能系统的特性描述与最优风能建模;法国Charentes盆地的高岭土矿床建模与储量分级的质疑;应用判别分析和序贯高斯模拟(SGS)分离Sungun地区斑岩铜矿蚀变带;荷兰莱茵河默兹三角洲的三维建模;中国国家2006-2010年矿产潜力定量预测计划进展;中国云南三江地区的非线性理论与方法的矿产资源评价;泛欧洲矿产资源评价和四维矿床建模;Transylvanian盆地泥火山的形态覆盖区与构造重要性研究;相关支撑的因果关系范例应用于矿产勘探与自然灾害空间预测可能性研究;应用专家判断进行隐藏矿床数量估计:一般操作程序和数学集成;地层钻井不确定相关评价:多井相关沉积规则;砷矿易损部分的概率填图:一个葡萄牙砷矿的风险评估实例;一片地域的概率矿产资源评价集合问题;增长曲线分析方法的综述;应用综合评价和趋势分析方法确定地下水品质退化模型;匈牙利Bátaapáti地区核废料库的Mórágy花岗岩多尺度破裂网络模型研究;匈牙利Bátaapáti地区氧化锰矿石的地球化学分类研究;希腊Almyros地区喀斯特泉的氯化物富集与发散模拟和随机模型比较分析;神经网络在沉积环境识别中的潜在应用;油气工业中螺旋管状钻孔轨迹的三维建模可视化程序开发设计;基于经验模式分解的低频音波信号增强。2特邀报告介绍21解答不恰当的资源评价和探测问题样本要经过假设检验确定它们来自那一个总体。这些假设检验是在显著性水平α下完成的。即使假设正确,也会犯“弃真”错误,这种错误称为第一类错误;当假设不正确时,又会犯“存伪”错误,所谓第二类错误。在资源评价与勘察中,许多研究工作要平衡这两种错误发生。在过去的40年,数学、统计学和计算科学显著的进步为解决许多资源矿产问题提供了强有力的工具。可是我们很少认识到第三类错误(可能是最大的错误),即解答(解释)不恰当的问题(solving the wrong problem)。这种错误大多数来自于信息提供与信息需求之间的失配。例如,矿产资源评价提供地壳中存在可重新利用资源估计数量。这个估计是依据怎样的信息?如果没有品位评估、矿物学的资料、间接的以及相关联系的不确定性和计算成本等信息,资源潜在的可用度就不能被评估。最优化寻找矿床产生而不是经济上值得要的稀有矿床也是一个例子。另一个勘探例子是研究如何详查较好地区的无掩蔽矿床,同时对隐藏矿床需要采取不同的勘察策略。解答(解释)不恰当矿产资源问题的失误能对研究结果产生负面作用。
22高阶地质统计学:复杂模拟、非高斯地质与环境现象研究地质科学和工程学相关的现象(如矿床特征、油藏属性、污染水平、地球表面温度等)表现出复杂的自然系统空间分布。通常利用有限的测量计算和二阶空间统计模型获得这些空间分布。二阶空间统计模型是有限的,因为地质系统是一个高度复杂与非高斯体系,并且表现出非线性空间连通性模式。非线性和非高斯高阶地质统计学是一个新的研究领域,它基于高阶空间累积量的连通性测度。这里介绍了高阶地质统计学的定义、空间模式推理和各向异性累积量解释;给出了几个例子来阐明物理应力描述累积量映像的概念;展示了高阶条件模拟的最新研究成果;略述了一个新的模拟方法和建立了高阶空间勒让德多项式的空间累积量,该方法不需要进行数据预处理和变换;呈现了复杂空间几何再生、双峰式分布和高阶累积量数据集;最后给出了应用模拟方法解决工程问题的“顺流而下”效果(“down stream” effects)的结论。23数学地质学家的创新地质统计学分析包含了从地球科学、健康研究到环境事件的一系列广泛的应用。然而在学习与教学中全面地介绍地质统计学是一项困难的工作。统计学不是一门容易学习的学科,数学更是如此。鼓励学生、科学家和专业人员把统计学和地质统计学作为一个非常重要的工具是非常重要的。寻找简单与吸引人的实例并通俗地解释它们是不容易的,在平时研究中寻求教学与研究之间的平衡是一个大的挑战。笔者介绍了自己在这方面的体验、技巧、创新和建议。这次会议增进了对国际同行的了解, 介绍了国内的研究成果, 对今后的学科发展和扩大与国际同行的交流奠定了良好基础, 同时为以后的研究工作提供了必要的信息和条件。编者按：据SCI数据库统计,2008年SCI收录中国科技论文已超过十万篇,其中大部分发表在海外期刊上,这对世界了解中国科技发展起到积极作用。但由于不少中国国内读者不易看到原版海外杂志,抑或没有足够时间、精力和水平阅读外文科技期刊,使得中国作者发表在国际期刊上的许多科研成果不能广泛、及时地被国内读者了解和利用,造成遗憾。本刊不定期开设“中国作者国际地学论文简介”栏目,其目的就是让更多的中国读者了解在国外发表地学论文的中国作者的基本联络信息、研究思路和成果,以便更有效地利用这些科研成果。 相似文献
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为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用末端柔顺技术,限制施工过程中装置承受的载荷,明确控制程序关键边界条件,制定不同工况下钻具自动装卸施工工艺流程。在安徽淮北矿业祁南煤矿展开工业性试验,试验顺利完成4个钻孔的施工,共进尺1 170 m。试验过程中双管自动加卸装置运行平稳,能够满足不同工况下钻具组合的加装和拆卸需求。将原本需要2～3人密切配合才能完成的钻具组合自动装卸工作,变为依靠程序控制自动完成,钻杆和套管同时装卸和单独装卸平均效率较人工装卸分别提高了350%和110%,保证了双管定向钻进综合施工效率,减少了作业工人数量,降低了工人劳动强度,保障了施工安全。试验结果表明：双管自动加卸装置运行稳定可靠,施工工艺流程合理,装置各项性能满足双管定向钻进需求。研究成果为双管定向钻孔施工钻具的自动装卸提供了技术和装备支撑,为双管定向钻进技术在煤层气开采相关领域的推广应用奠定了基础。 相似文献
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在大直径救援井施工起下钻作业中,钻杆运移装置用于大直径钻具输送及钻柱接续。针对钻杆运移装置定位过程中钻杆易产生振动,难以快速、准确地将钻杆举升至动力头翘起角度进行对扣的问题。首先分析了钻杆运移装置的结构特点和工作原理,利用结构关系推导了钻杆举升时的运动学模型,得出钻杆末端接头与举升油缸和运移小车运动规律的映射关系,并采用有限元方法建立了钻杆举升时的动载受力模型,得出了钻杆末端接头的振动加速度主要由举升油缸和运移小车的工作速度所决定,且各部件的工作速度主要由各自的输入流量所确定;其次引入了基于模糊粒子群优化算法的综合误差评价函数,将钻杆末端接头的转角误差和位姿误差作为输入信号,采用加权法进行计算出综合误差和加速度误差,利用梯形隶属度函数构造了模糊控制规则,得出综合误差、加速度误差与比例参数、积分参数、微分参数之间关系,完成PID的控制参数调节,实现了对钻杆末端接头的主动抑振控制;最后利用MATLAB软件搭建了数值仿真模型,以某次钻杆运移装置工作时测量数据信号为例进行仿真研究,系统综合误差只需0.9 s可将振幅衰减至峰值的10%以下,同时加速度误差仅为0.05 mm/s2 相似文献
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为加速推进煤矿智能化建设,满足矿井透明地质保障系统构建需求,提高各类钻孔施工的自动化程度,减少井下工人数量,开发了ZDY4500LFK型全自动钻机,并配套开发了钻机的地面监测和控制系统。提出了该钻机结构设计方案,钻机地面监测和控制系统的组成和方案。并结合钻机在淮河能源西部煤电集团唐家会煤矿透明地质保障系统钻孔施工应用中遇到的问题,提出了杆仓列定位、自动接卸扣等关键技术,提高了钻机的可靠性、自动化程度。工业性试验结果表明:开发的地面监测和控制系统功能性、实时性满足使用要求,采用相关技术后,全自动钻机各系统运行可靠,杆仓列定位精准,主动钻杆丝扣磨损明显减少。研制的ZDY4500LFK型全自动钻机及其配套监测和控制系统减少了井下施工人员的数量,实现了稳定的全自动钻孔作业,为唐家会煤矿透明地质保障系统提供了可靠装备支撑。 相似文献
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为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。 相似文献
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为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。 相似文献
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钻机变幅机构用于调节钻孔的开孔参数，即方位角、倾角和高度。针对不同种类钻机变幅机构的结构差异性及煤矿井下钻孔的施工特点，总结了煤矿井下钻机变幅机构对开孔参数的调整要求，提出了煤矿井下钻机变幅机构的研究目标，即能够快速准确地调节钻孔开孔参数及保障钻机施工的稳定性。总结出煤矿井下钻机变幅机构具有外形尺寸小、参数调节范围较大、施工时需要稳固可靠、调节过程自动化程度高的总体特点。对目前煤矿井下钻机几种常见变幅机构的结构特点、辅助稳固方式、控制方法、适用范围及存在的优缺点进行分析，提出了煤矿井下钻机向钻孔机器人发展过程中变幅机构在结构和控制方法方面的研究方向，建议重点从关节自动锁紧装置开发、变幅机构结构适应自动加卸钻杆模式的需求、钻孔开孔参数智能调节、开孔参数与底盘调平及机身稳固的协调控制等方面开展研究工作。研究成果为煤矿井下钻机装备智能化提供了研究思路。 相似文献
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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1 205 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。 相似文献