項目名稱(chēng)：智能錨桿鉆機
需解決的技術(shù)問(wèn)題：
掘進(jìn)是煤礦生產(chǎn)的核心環(huán)節之一，對礦井安全、生產(chǎn)布局和開(kāi)采效率影響重大。目前存在采掘接續緊張、掘進(jìn)隊伍龐大、安全管理難度大，煤巷掘進(jìn)成為制約礦井安全、高效、集約化生產(chǎn)的共性關(guān)鍵問(wèn)題。
目前掘進(jìn)作業(yè)具有強度大、風(fēng)險高、環(huán)境差的特點(diǎn)，尤其是錨護作業(yè)主要依靠人工手動(dòng)操作液壓多路閥進(jìn)行作業(yè)，在有頂板淋水等部分惡略工況條件下，錨桿機司機一直在固定位置操作極不方便。手動(dòng)作業(yè)效率低、自動(dòng)化程度低，不能滿(mǎn)足掘進(jìn)工作面自動(dòng)化、信息化發(fā)展的要求，且操作人員重復、大量操作液壓閥桿易疲勞、誤操作。操作閥與鉆架之間有一大排液管連接，錨鉆系統出現液壓故障后，故障排查困難。
隨著(zhù)智能化掘進(jìn)工作面建設，需對掘錨機的錨鉆系統自動(dòng)化控制進(jìn)行研究，解決掘錨機自動(dòng)打鉆、錨護等環(huán)節的關(guān)鍵性難題，提高錨鉆系統效率，降低作業(yè)勞動(dòng)強度，改善作業(yè)環(huán)境，保障生產(chǎn)安全，提高掘進(jìn)工作面自動(dòng)化水平，對礦井智能化發(fā)展具有重要意義。
項目擬合作開(kāi)展以下研究：
1.掘錨機自動(dòng)鉆錨系統研究
根據現有掘錨機錨鉆系統功能、作業(yè)流程，對錯鉆系統工藝流程進(jìn)行分析，設計一套自動(dòng)化的錯鉆控制系統、工藝流程。
2.鉆架結構研究
結合現有掘錨機錨鉆系統鉆臂結構、鉆箱結構、液壓系統原理、管路布置方式，對掘錨機鉆架進(jìn)行設計。
3.鉆錨控制系統優(yōu)化設計研究
對掘錨機錯鉆系統功能、作業(yè)流程特點(diǎn)進(jìn)行分析，對自動(dòng)錯鉆系統控制程序進(jìn)行優(yōu)化設計，研發(fā)設計相應的軟硬件，實(shí)現掘錯機錯鉆系統電液自動(dòng)控制功能。
4.隔爆型電液控集成模塊
研究多歧閥技術(shù)，電磁閥、傾角傳感器、流量傳感器、漏油傳感器、壓力傳感器、電磁閥驅動(dòng)檢測電路板等集成，并安裝于隔爆外殼內。
5.閥芯故障監測、保護、油缸行程流量控制技術(shù)研究
6.隔爆型人機交互控制終端
(1)研究鉆錯自動(dòng)控制技術(shù)，可通過(guò)每個(gè)人機交互控制終端完成鉆臂錨鉆控制，設計人機交互界面，實(shí)現錯鉆系統工作狀態(tài)畫(huà)面、圖形顯示，可通過(guò)人機面板實(shí)現錯鉆工作相關(guān)參數設置
(2)研究基于磁場(chǎng)強度感應的非接觸式按鍵，可根據按鍵深度，實(shí)現比例控制油缸、馬達速度，可替代傳統手柄式操作?？瑟毩⑼瓿摄@臂錯鉆控制。具備按鍵比例控制校準功能，可設置按鍵深度與閥開(kāi)口大小匹配。按鍵設計具備防磁性干擾。
(3)具備錯鉆系統作業(yè)遠程監測功能，實(shí)時(shí)監測錯桿機錯護狀態(tài)、煤層硬度顯示等功能，可在地面監控錨桿機的運行狀況，可以切換不同畫(huà)面，具備遠程修改參數等功能。7.鉆孔精準定位技術(shù)研究
具備定位孔深度、鉆孔時(shí)間設定功能，當定位孔完成后以正常速度進(jìn)給，可以設定深度鉆孔結束前慢速進(jìn)給深度、時(shí)間確保鉆孔深度精準控制。
8.煤巖硬度分布圖形化研究
研究進(jìn)給、鉆孔壓力與煤巖硬度匹配，通過(guò)整理鉆孔相關(guān)壓力數值，并在人機交互終端顯示鉆孔深度區間內煤層硬度分布圖現場(chǎng)操作人員可根據煤巖硬度顯示數據優(yōu)化自動(dòng)錯鉆工作參數。
預期目標：
技術(shù)指標：
1.鉆臂升降行程測量精度:<1mm；
2.每路比例電磁閥配置2個(gè)閥芯位置監測傳感器，檢測精度小于 50um，具備閥芯動(dòng)作監測、自檢、校準功能；
3.內置流量傳感器可以控制、監測進(jìn)給油缸行程，控制精度士1mm，并在控制終端顯示鉆孔深度、推進(jìn)力等參數，控制終端根據鉆進(jìn)壓力變化調節鉆箱鉆速和推進(jìn)速度
4.錨桿施工的間排距誤差不得超過(guò)設計值的 10%，角度誤差不超過(guò)設計值士15°，錯桿支護不合格率不大于 3%;10m 范圍內的累計誤差不大于1排；
5.頂支護鉆臂高度:2050mm (不含夾持裝置)，進(jìn)給行程>1.8m；
6.電液控集成模塊內置傳感器，可對相關(guān)數據進(jìn)行監測，能夠感知鉆孔深度、推進(jìn)力等參數，根據鉆箱進(jìn)給壓力變化調節鉆箱轉速和推進(jìn)速度；
7.鉆箱壓力、油缸壓力、錨護參數可通過(guò)鉆臂控制終端對相關(guān)參數進(jìn)行調整；
8.在鉆孔的過(guò)程中，可實(shí)時(shí)生成頂部煤巖硬度分布圖可以根據分布圖調整鉆錨工作參數；
9.可記錄錯桿支護數量及煤層硬度等相關(guān)數據，面板上可顯示不少于 20 條硬度色條圖形。具備故障自診斷功能，記錄故障不少于100條；
10.以太網(wǎng)通訊，以太網(wǎng)口(2個(gè));協(xié)議:EtherNet/IP協(xié)議:傳輸介質(zhì):不低于超五類(lèi)STP屏蔽雙絞線(xiàn)標準和單模光纖;通訊速率:100Mbps和1Gbps;
無(wú)線(xiàn)通訊，支持WiFi，4G/5G;協(xié)議:無(wú)線(xiàn)通信制式:工作頻段:2.4GHz;最低速率: WiFi不低于 20Mbps。
經(jīng)濟效益：
項目成果在天河科技落地轉化，形成年產(chǎn)100臺套產(chǎn)業(yè)化規模，新增年銷(xiāo)售收入8000萬(wàn)~1.2億元，新增利潤超1000元，新增稅金500萬(wàn)元左右。
社會(huì )效益：
1.引進(jìn)、培養高層次人才、高技能職工、碩博研究生3~5人；新增就業(yè)20人以上。
2.聯(lián)合創(chuàng )建市級以上研發(fā)平臺1處。省外研究中心、新型研發(fā)機構優(yōu)先。
