结合悬臂式掘进机的作业程序,对悬臂式掘进机液压系统的功能原理进行了分析,根据液压系统的结构原理图建立系统的可靠性框图,利用FMECA对该液压系统进行可靠性分析,找出薄弱环节,提出合理的预防改进措施,为提高悬臂式掘进机的可靠性提供了依据。

EBZ135CT悬臂式掘进机是一种针对粉尘和瓦斯问题突出严重的中小断面半煤岩巷道开拓掘进而设计的新型综掘设备。该机型液压系统包括了泵站系统、控制油系统、一运马达回路、后支承油缸回路、星轮马达回路、铲板油缸回路、张紧油缸回路、左右行走回路等,为进一步了解EBZ135CT悬臂式掘进机液压系统和水系统的控制性能,对掘进机各个控制回路的流量和压力进行了测试分析,测试结果均达到或超过设计要求。

回顾了我国综合机械化掘进40a的发展历程,对我国煤矿巷道综掘技术与装备的现状进行了总结,对我国煤矿井下巷道综掘技术与装备存在的问题进行了概括,指出制约我国巷道掘进速度的因素主要有支护时间、掘进工作面降尘效率、元部件可靠性以及自动控制技术。分析了国内掘进机在截割技术、元部件可靠性、自动控制技术、除尘系统以及系统配套技术方面与国外相比存在的差距。最后提出今后我国悬臂式掘进机及综掘技术的发展方向:提高整机适应性,拓展使用范围;开展基础技术研究,提高元部件使用性能;发展综掘系统配套技术。

五间房煤矿西一矿井副斜井井底交岔点位于白垩系软岩地层中。该地层成岩性差,强度较低,遇水水化,遇风风化,给围岩控制带来了困难。由于岩石松软,普通钻爆法无法施工,且为了减小对围岩的扰动,采用EBZ-200型悬臂式掘进机破岩,短段掘砌,每次掘进不超过1.4m。通过采用一次支护(锚网喷+16号工字钢对棚)与二次支护(双层钢筋混凝土碹)相结合的复合支护方式,解决了白垩系软岩水化、风化等问题,有效地控制了围岩变形,达到了预期支护效果。

阐述了悬臂式掘进机导航定位问题,并分析了其特殊性,给出了其数学描述;详细分析了掘进机光电导航和位姿检测技术现状、掘进机惯性导航技术现状、基于多信息融合的掘进机导航定位技术现状,并进行了比较与评价。得出结论:光电导航装备技术成熟、精度高,但在煤矿井下应用存在较严重的环境适应性问题;惯性导航技术环境适应性强、姿态检测精度较高,但长时定位精度差;将光电导航技术和惯性导航技术相结合的多信息多传感器融合的导航技术可能是解决悬臂式掘进机空间位姿检测问题的较优途径,实现信息融合的关键在于解决多信息多传感器带来的测量基准统一问题,且需要鲁棒性更强的融合算法。

对比了纵、横轴悬臂式掘进机截割特点及在煤矿上的应用,分析了纵轴式与横轴式掘进机截割减速器的设计难点。用常规方法设计截割减速器设计周期长,不易保证设计要求,而将粒子群优化算法应用到设计中,效率高,易于实现,同时有利于改善掘进机的工作性能。

介绍了EBH315型悬臂式掘进机的主要技术参数、特点以及所施工硬岩巷道掘进工作面概况、劳动组织等,通过在硬岩巷道中的实际应用,与传统钻爆法施工进行对比,表明EBH315型悬臂式掘进机在硬岩(f=10~13)巷道地质条件下进尺比传统凿岩放炮进尺提高了2倍,且巷道成型明显改善,劳动强度大大降低,是硬岩掘进机技术的一座里程碑。

结合工程项目要求进行EBH300A型横轴式掘进机三维设计。建立掘进机各零件三维实体模型,根据掘进机各部分结构及联接关系,将各零件三维实体模型进行装配,尤其是截割头截齿的装配,得到了截割部等六大机械部件的装配结构三维模型。按掘进机功能及运动关系装配完成掘进机的整机三维实体模型。为建立掘进机的虚拟样机、机械性能和动态特性分析提供了基础模型,并为掘进机机械结构的改进与优化奠定基础。