《中国煤科西安研究院突破煤矿井下陀螺惯性导航技术》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-12-05
  • 近日,中国煤科西安研究院在惯性导航技术应用方面取得重大突破,成功自主研制出两款基于惯性导航的随钻轨迹测量装置,分别为YSX1-2000矿用光纤陀螺有线随钻测量装置和YSX2-2000矿用MEMS陀螺有线随钻测量装置。这两款装置在柞水试验基地成功进行了现场试验,标志着随钻轨迹测量技术领域迎来了新的突破。

    长期以来,煤矿井下钻孔轨迹测量由于其特殊的应用环境在方位角测量时过于依赖地磁场测量,导致下套管钻孔、金属矿山、铁路隧道等环境都无法应用,同时测量还具有一定滞后性,数学计算转换过程也容易出错。为了解决这一难题,西安研究院以市场为导向,以客户为中心,集中力量攻关国家、行业关键核心领域技术瓶颈,将惯性导航技术应用于钻孔轨迹测量。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,具有不受外部电磁干扰、信号噪声低、环境适应性强等特点。

    两款基于惯性导航的随钻轨迹测量装置,成功克服了现有钻孔轨迹测量系统易受铁磁环境影响的问题,在施工过程中无需安装成本高昂的上下无磁及无磁钻杆,且改善了测量滞后性的问题,提高测量的精准度和适应性;克服了长期困扰煤矿井下钻孔轨迹测量的问题。

    不仅如此,针对光纤陀螺功耗高不满足煤矿井下本安要求和MEMS陀螺抗震性差不适应随钻测量振动环境的问题,YSX1-2000矿用光纤陀螺和YSX2-2000矿用MEMS陀螺,在小型化、低功耗设计上不断探索,结合随钻测量系统对抗震性、耐水压、抗扰动的要求进行结构优化设计,在钻孔轨迹测量中引入惯性导航技术实现方位测量。

    此次现场试验的成功应用,打破了传统钻孔轨迹测量中依赖磁传感器测量方位角的局面,提高了钻孔轨迹方位角测量的精准度,这标志着我国钻孔轨迹测量系统进入了新时代,并能够为智能定向钻进技术和地质保障领域提供可靠的随钻数据支撑,推动定向钻进产品在非煤矿山和地面隧道勘探等领域的应用。

  • 原文来源:https://coal.in-en.com/html/coal-2638692.shtml
相关报告
  • 《中国煤科西安研究院突破煤矿井下瓦斯防治无人化关键技术》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-04-27
    • 近日,中国煤科西安研究院研发的井下瓦斯防治钻孔及封孔机器人系统在河南平宝煤业完成了工业试验。试验中,自动开孔时间小于30秒,开孔精度控制在0.1°以内;试验实现了全自动钻进方式施工,无卡钻现象;实现了自动封孔,大大降低了劳动强度,封孔气密性好。 井下瓦斯防治钻孔及封孔机器人施工现场 据悉,该机器人系统是由西安研究院牵头的国家重点研发计划课题“井下瓦斯防治钻孔及封孔机器人” 研发完成的。目前,课题已顺利通过国家科技部验收。该技术的成功应用将使煤矿井下瓦斯防治钻孔工程从3到4人施工减少到仅由1人巡检,从而实现施工无人化。 一直以来,我国煤矿瓦斯抽采采用的方法自动化程度低,劳动强度大,现场施工人员多且靠近孔口操作,一旦孔口出现突发事故极易造成人员伤亡。目前,虽有不同科研单位在瓦斯防治自动化的领域进行了不少探索,但囿于钻孔过程中的止振以及大角度姿态调节、钻杆的高精度识别与精确定位等问题无法解决,使瓦斯防治无人化问题成为智慧矿山建设的“卡脖子”问题。 针对这些“卡脖子”问题,西安研究院组织力量进行攻关,先后攻克“钻孔封孔一体化无人化技术”“基于视觉伺服的六轴钻杆自动装卸技术”“封注一体式自动封孔技术”等关键技术。 钻孔机器人 该机器人系统首创了一种制振构件及角度调节装置,有效抑制了振动,降低了自动加杆难度;利用MEMS技术,开发了基于耦合运动学模型的开孔定位技术,将开孔精度误差控制在了±0.1°的范围内。针对有限空间内杆仓和封孔管仓容量不足、钻杆识别精度不高以及变工况条件下钻杆无法全自动自适应装卸的问题,首次将工业六轴机械手应用于煤矿井下,创新设计了位姿传感与点位引导相结合的机械手动态路径规划算法,开发了基于结构光三维重建技术的视觉测量及定位系统,成功解决了系统智能化程度不高,携杆量不够的问题,携杆量达150根。创新设计了整体多通道封孔装置,开发了基于压力控制的坐封、注浆自动切换技术,实现了煤矿井下瓦斯防治无人化作业。 该机器人系统集智能传感、视觉伺服、远程控制、自主导航、钻杆自动装卸、全自动钻进以及自动封孔等功能于一体,是目前国内智能化程度最高、携杆量最大的钻孔机器人系统。围绕该系统,形成了8项发明专利,3项软件著作权,1项行业标准,填补了国内煤矿钻孔无人化施工的技术空白,大幅提升了井下钻进施工的智能化水平。
  • 《国际先进!中国煤科重庆研究院井下顺煤层增渗技术取得新突破》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-10-07
    • 近日,中国煤科重庆研究院基于“十三五”国家科技重大专项等项目取得的“顺煤层钻孔水力增渗技术与装备”成果经过重庆科技成果转化促进会鉴定,总体技术达到国际先进水平。 低渗煤层顺层增渗一直是煤层增渗领域的难点,随着开采深度的增加,顺层压裂增渗技术面临着以下问题:松软低渗煤层在变形破坏、裂缝起裂扩展及应力演化特征等特殊性,软煤压裂增渗机理不清;现有装备能力不足,复杂地质适应性差,压裂影响区域有限,煤体压裂增渗控制难;井下监测条件受限,方法单一,压裂范围评价难。 研发团队从理论、工艺、装备入手,结合现场实际,攻克了水力压裂软煤塑性动态损伤增渗理论和煤层体积压裂改造理论,研发出BYW和BZW系列水力压裂成套装置和MKY系列工具串,形成了中低压保压压裂工艺、重复压裂工艺、顺层长/短钻孔分段压裂工艺,提升了压裂范围和压裂效果,提升了顺层压裂的均匀性。可实现42毫米~150毫米大范围孔径分段压裂作业,最长作业深度已超过800米,单孔作业分段数>15段,首创了多分段协同压裂和“长分段-短间隔-错位式”无空白压裂增渗模式。 研究成果已经在我国几十个矿井进行了现场试验及工程推广应用,显著提高了低渗煤层的增渗范围和抽采效率,高效准确地评价了煤层的增渗范围,节省了钻孔施工等工程量;发布了《煤矿井下强制增渗工程设计规范》《煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围探测评价方法》2项能源行业标准,并制定了5项企业标准,取得了4套水力压裂泵组安标,获得授权专利十余项。 接下来,重庆研究院将继续围绕大区域瓦斯超前治理,开发大型智能化增渗装备,助力我国瓦斯灾害治理水平再上台阶,为保障煤矿安全高效开采贡献中国煤科技术力量。