煤矿井下整体式多通道自动化封孔装置研究

摘要

为了实现煤矿井下钻孔自动化封孔,根据"十三五"重点研发计划课题"瓦斯防治钻孔及封孔机器人"要求,提出了整体式多通道自动封孔装置整体方案;设计了自动封孔控制方法,对封孔器注浆通道和封孔通道参数进行了研究和设计;采用有限元方法,进行了封孔装置坐封动力学分析,并对封孔装置样机进行了钻孔坐封、注浆模拟试验。研究表明:研制的封孔装置整体式结构可以配套钻孔机器人抓取、安装、通道自动切换完成"两堵一注"自动化封孔;满足不同封孔长度、不同倾角钻孔的封孔要求;3通道结构满足坐封、排气、注浆、瓦斯抽采等工艺过程对压力和压力损失的要求;从动力学分析坐封胶桶与孔壁接触应力、与孔壁的轴向摩阻力以及封孔模拟实验结果看,该装置抽采通道负压损失小于2 kPa,坐封压力6 MPa时,封孔注浆压力可承受3 MPa以上,完全满足目前煤矿井下"两堵一注"封孔技术要求;通过对坐封压力、封孔注浆压力、抽采流量、抽采压力等参数的监测实现自动化封孔的可靠坐封。