Drilling Robot for Gas Drainage in Coal Mine
admin
2022-09-12
煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人
Drilling Robot for Gas Drainage in Coal Mine
技术编号
XN-021
提供单位
中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术大类
其他技术
联系人
辛德忠
技术类型
其他技术
电话
15998902575
邮箱
103748527@qq.com
适用范围
煤矿安全领域,井下钻孔施工
推荐单位
重庆市科技局
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技术简要说明煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人是煤矿安全领域最新自主创新成果,针对现有钻机劳动强度大、安全性差的缺点,以智能化、无人化为目标,突破了自适应钻进、自主定位及自主路径规划等关键技术,研发出集自动钻进、自主移机锚固于一体的钻孔机器人,核心指标国际领先。多项技术成果已在现场应用,为煤矿安全生产提供了新的技术与装备支撑。
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Technical Brief DescriptionThe robot is the latest independent innovation achievement in the field of mine safety. Considering the shortcomings of high labor intensity and poor safety of existing drilling rigs, this robot is designed aiming at intelligent and unmanned operation. With the disruptive key technologies of adaptive drilling, autonomous positioning and autonomous path planning, etc., this drilling robot integrates automatic drilling and autonomous moving and anchoring, and it is also provided with international leading core indicators. Many technical achievements have been applied in the field, providing new technical and equipment support for the safety production of coal mines.
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技术提供方中煤科工集团重庆研究院有限公司
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技术主要指标信息55kW,5×3×2m,8.5t,钻杆规格Ф73×800/1000mm,倾角-40~+90°,方位角0~360°,70根
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商业应用情况瓦斯防治无人化关键技术及装备工程示范,示范地点为平煤股份首山一矿己15-17-12120机巷抽放巷,施工穿层上行钻孔,累计完成进尺5478m。工程示范期间,每班仅需1~2人,单机班组为8人,综合台效较传统钻机提高约20%,人均效率提升100%以上,大幅提升了现场安全性。若钻孔机器人批量应用,三台为一组,只需16人即可保证设备24小时运转,节约人员14人。由此可见,钻孔机器人的推广应用,将大幅节约企业用工,降低劳动成本,为企业带来显著经济效益。
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持1.积极配合重庆院培训人员的现场教学培训;2.积极参加重庆院研发部门组织的线上培训教学课。
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商业应用单位联系人/电话/邮箱万军,15696123512, 264732226@qq.com
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设备投资该技术成果为独立成套的设备,仅需提供动力源电力和钻孔排渣压力水(风)手段即可正常使用,无需新增其他设备投资。
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年运行维护费用以应用该技术成果核心技术的全自动钻机为例,单台钻机正常运行时每年耗费的水、电及人工费约100万元;钻机的修理费包括钻杆、钻头、水辫、接近开关组件、传感器、液压元件等关键零部件的更换费用和库存备件购置费用约100万元。
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投资回收期该技术成果依托国家重点研发计划项目“煤矿井下瓦斯防治无人化关键技术与装备”(2018YFC0808000),研发投资费用为1385万元。自适应钻进控制技术、远距离控制技术、自动上下钻杆技术等成果自2020年陆续集成于煤矿全自动钻机并用于煤矿井下钻孔施工。淮南矿业、淮北矿业、神华能源等大型煤矿企业相继采购设备,至2020年6月累计销售额1509.37万元,已超过研发投资费用。经计算,从技术成果投入市场至投资回收,需要0.5年。
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附加效益2021年10月,项目核心成果“煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人”受邀参加国家“十三五”科技创新成就展,作为重大成果亮相“社会发展”展区“平安中国”板块。填补了煤矿井下智能钻探装备的空白,推动煤炭开采“机械化换人、自动化减人”,保障煤矿生产安全。 在人力成本方面,传统钻机施工瓦斯抽采孔需4名操作人员,单机班组需配置17人;应用该技术成果核心技术的全自动钻机单机仅需2人,由3台自动钻机为1组的作业线,每班仅需5人即可维持作业线正常运行,单条作业线班组只需21人即可。钻机操作人员年薪按平均12.5万元/人计算,每年1条作业线即3台自动钻机可减少人工成本12.5×30=375万元。 在施工效率方面,采用自动钻机施工瓦斯抽采孔可提高综合台效至少20%;另外,现场施工人员的减少使对应安全投入也适当减少,钻机安全性更换,安全隐患得到消除,带来间接经济效益显而易见。
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综合效益2020年以来,自适应钻进控制技术、远距离控制技术、自动上下钻杆技术等成果陆续集成于煤矿全自动钻机并用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工。截止2021年6月,已在淮南、淮北、河南等30余对矿井推广应用70余台套,产值近两亿元。与传统钻机相比,单机可减少下井人员1~2人,班组可减少3~6人,施工效率提高20%以上,减人增效成效显著,成孔率及钻孔质量大幅提升。
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障碍对技术转移影响等级当地技术人员培训困难,影响等级低
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提交日期2022/1/28
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技术成熟度该技术成果成熟度等级高,为独立的成套装备,仅需为其提供动力源及钻孔排渣手段,即可进行钻孔施工作业。该技术成果中的核心技术已成功应用于煤矿全自动钻机,已在淮南、淮北、河南等30余对矿井推广应用70余台套,井下减人增效与现场安全提升的效果十分显著,成为了煤矿井下施工瓦斯抽采孔的新选择,为井下瓦斯治理提供了先进的技术与装备支撑,保障了煤矿井下安全生产,取得了良好的现场应用效果。
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技术适用性与使用条件该技术成果应用于煤矿井下瓦斯抽采孔钻孔施工,需作业断面有效使用空间3m×3m,并需对应电压的电力作为动力源。环境条件为:环境气压86~110kPa;环境温度-10~40℃;空气相对湿度≤95%(+25℃);具有瓦斯、煤尘爆炸性危险,但无破坏绝缘的有害气体场所。也适用于具有相似条件的非煤矿山。
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技术稳定性该技术成果运行过程稳定,液压系统设置了冷却系统,防止液压油温过高而影响系统的正常工作;电控系统设有隔爆装置,关键传感器等控制元器件具备防尘、防水、防振动冲击性能,在规定的环境条件下,不易受环境、技术参数等因素的干扰。
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技术安全性该技术应用中不会发生二次污染。煤矿全自动钻机整机已取得矿用产品安全标志证书,电动机、电控箱、传感器等电气设备均有本安防爆资格证,无易燃易爆等安全事故的风险。主要零部件均为国内生产,不存在上游资源限制。煤矿全自动钻机已在全国30余对矿井推广应用,市场接受度高。
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技术转移推广障碍当地技术人员培训困难
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知识产权转让该技术成果所有知识产权归中煤科工集团重庆研究院有限公司持有,已授权的知识产权如下: 专利: 1. 井下瓦斯抽采钻机 ZL201410618071.8 2. 一种矿用陀螺姿态测量仪 ZL201410766919.1 3. 煤矿钻机钻孔姿态自动调整装置 ZL201510070079.X 4. 一种设有挡板的钻杆箱及设有其的自动钻机 ZL201910726801.9 5. 一种双连杆钻杆拾取机械手 ZL202110327571.6 软件著作权: 1. 煤科院YHZ90-360姿态仪纬度设置软件 2018SR598792 2. 煤科院自动钻机接卸扣运行程序及数据记录软件 2020SR0705598 3. 煤科院钻渣识别软件v1.0 2021SR0085424