[01241922]煤矿快速掘支锚运多适应协同作业平台的关键技术及装备研发

主要技术内容

1)煤矿快速掘支锚运多适应协同作业平台的机构设计及结构优化掘、锚、支、运作业是多工序协调动作的复杂过程，其中优化设计平台机构、架棚梁的上下平动及行走机构尤为关键。项目优化设计了安全可靠的行走机构;利用机构组合创新，设计使平台在巷道断面内上下平动的机构。

2)煤矿快速掘支锚运多适应协同作业平台的液压系统设计与分析按照作业平台多适应性和复杂工况的要求，设计电控、先导、全液控等液压系统，进行了原理解析、仿真、试验等，保证系统有效性和可靠性，确定了最优行走驱动方式。

3)复杂工况下煤矿快速掘支锚运多适应协同作业平台的动力学特性为适应复杂工况（如大角度转弯、连续变坡等），建立弯道行走力学模型，分析悬挂点间距、转弯半径与整机平衡性关系，确定弯道行走的设计方法和准则。建立平台变坡时动态模型，得出坡度、液压驱动力与闸阀压紧力匹配关系，构建了变坡行走的设计方法和准则。

4)煤矿快速掘、锚、支、运一体化协同作业机制的研究为提高作业平台效率，使其具有掘、锚、支、运等功能，开展锚杆钻机与平台一体化研究。

研究钻机布置方案，分析其稳定性，获得平台的关键受力部位，合理设置支腿结构和位置;分析锚杆钻机动力学特性，建立多维振动模型，得出其动态性能与钻机驱动力、煤岩硬度等参数之间的关系，优化出设计准则。

煤矿快速掘支锚运多适应协同作业平台的控制策略研究针对作业平台的多缸动作，研究机械手自适应动作控制技术，解决作业臂精确定位问题;分析作业平台的结构及运动学特性，优化出机械手的运动轨迹;构建作业平台的动力学模型，分析各动作之间的功率匹配关系，提出负载敏感控制策略，并对其可行性进行仿真和实验验证。

授权专利情况本项目共授权专利13项，其中国家发明专利10项，实用新型专利3项（见附件）。

技术经济指标技术指标项目研制的煤矿快速掘支锚运多适应协同作业平台的技术指标为：（1）作业平台设备的总高度在700-900mm;（2）总驱动功率25kW;（3）可承载荷10kN，移动速度0-6m/min;（4）最大爬坡角度20°，最小转弯半径6.0m，安全系数接近国际水平（6.0-7.0）。

经济指标项目产品在测试后，淮北矿业集团采购了6台，每台售价为268.9万;淮南矿业集团采购了4台，每台售价279万;平顶山矿业集团采购了1台，售价为290万，目前累计销售了11台，仍有客户在洽谈中，实现了销售额3019.4万元，缴纳税务362.328万元。

应用及效益情况袁店一矿、祁南矿、国投新集二矿等企业由于采用本装备，取得了良好的经济效益，具体如下：

1)2014年，淮北矿业集团祁南煤矿和淮南国投新集二矿引进该装备，获得新增销售额 502.6万元，净增利润103.0万元;2015年，淮北矿业集团袁店一矿引进该设备，获得新增销售额 230.0万元，净增利润50.5万元;2016年，三家企业共净增利润达126.70万元。

2)加快了掘进工作面推进速度，缩短了作业循环时间，为工作面尽快投产提供了重要基础。日最高循环进尺28m，月最高进尺580m，使单位开采成本下降10万元。

3)本装备替代昂贵的同类型的进口产品，降低了工作面装置的投资量。进口同类型装置约600万元，本装置约260万元，单台节约成本达到56.7%。

由于采用本装备使掘进工作面安全性得到提高，降低了煤矿企业在人身安全事故方面的支出，每年约合60万元。