【摘 要】
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在我国废弃煤矿井下开展抽水蓄能电站建设,可为未来关停矿井资源化利用、立体式开发和全面转型升级提供新思路。煤矿抽水蓄能电站对实现矿井采空区地下空间及矿井水资源化、能源化利用,促进矿区环境生态保护意义重大,但废弃煤矿关闭期间或者再次开发过程都可能涉及巷道坍塌、岩壁垮落、有毒有害气体集聚、储水层突漏等一系列特殊的安全问题。废弃矿洞地下空间稳定性差,人工勘察风险大;电站建成后,其水下洞室和尾水系统错综复杂
【基金项目】
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国家电网有限公司总部科技资助项目《利用废弃矿洞开展抽水蓄能应用基础技术研究》（项目编号:SGAHDK00DJJS1900077）; 安徽理工大学2020年研究生创新基金项目《废弃矿井抽水蓄能电站水陆两栖巡检机器人及其2D控制阀》（项目编号:2020CX2046）
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在我国废弃煤矿井下开展抽水蓄能电站建设,可为未来关停矿井资源化利用、立体式开发和全面转型升级提供新思路。煤矿抽水蓄能电站对实现矿井采空区地下空间及矿井水资源化、能源化利用,促进矿区环境生态保护意义重大,但废弃煤矿关闭期间或者再次开发过程都可能涉及巷道坍塌、岩壁垮落、有毒有害气体集聚、储水层突漏等一系列特殊的安全问题。废弃矿洞地下空间稳定性差,人工勘察风险大;电站建成后,其水下洞室和尾水系统错综复杂,人工巡检难度大且安全性难以得到保证,亟需专门的两栖巡检机器人。因此,为实现煤矿抽水蓄能电站建设前期废弃矿洞的勘探和建成后期地下厂房系统、地下水库的巡检任务,论文开展应用于煤矿抽水蓄能电站的两栖巡检机器人的结构设计及仿真分析,主要工作内容如下:（1）采用模块化设计法,设计了一种煤矿抽水蓄能电站两栖巡检机器人,包括总体方案设计和机械结构设计。介绍了行走机构、机体支架、水下推进机构、沉浮与姿态调节机构、六位六通2D控制阀和巡检作业机构的结构及工作原理,并对机器人关键部件进行强度校核分析。（2）针对煤矿抽水蓄能电站两栖巡检机器人提出了一种基于全水液压的沉浮和姿态调节一体化系统。推导了机器人重心及姿态角方程,建立了其姿态调节AMESim仿真模型,分析了机器人沉浮和姿态调节过程,并研究了活塞缸总长、间距、直径及浮心z向坐标等参数对姿态角的影响规律。（3）开展了一种两栖巡检机器人的水动力特性仿真试验方法。基于FLUENT软件针对两栖巡检机器人水动力特性展开分析,模拟了两栖巡检机器人悬停、匀速直航、水平斜航和垂直斜航运动试验,探究了水动力与机器人横倾角、速度、漂角和攻角之间的关系。利用最小二乘法对仿真数据进行拟合处理,获得了相应的水动力系数,并将论文仿真结果与现有文献中开架式水下机器人的船模实验结果进行对比分析。图[70]表[13]参[62]
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