礦山錨桿鉆機的使用現狀及發展

煤巷錨桿支護是近年來發展較快的一種井巷支護方法。它通過錨入圍巖內的錨桿，使支護體與圍巖本身形成一個統一的能夠承受荷載的結構體，在提高巖體自身的強度，阻止或延緩圍巖的變形發展，保持圍巖的完整性和巷道斷面形狀，改善支護效果，降低支護成本，加快成巷速度，減輕勞動強度，提高巷道斷面利用率等方面有著十分突出的優越性，正日益受到世界各主要產煤國家的普遍重視和廣泛應用，代表了煤巷支護技術的重要發展方向。每年我國國有重點煤礦掘進的600多萬m巷道．平均錨桿支護率已達到50％．國外先進采煤國平均錨桿支護率往往超過80％。錨桿鉆機是實現錨桿支護技術的重要機械設備。隨著錨桿支護技術的飛速發展。用于鉆鑿錨桿孔的錨桿鉆機也得到快速發展。分析錨桿鉆機現狀，展望它

的發展，有助于不斷促進錨桿鉆機的技術進步，使其更加適應現代支護技術的需要。

    1 國外錨桿鉆機的使用狀況

    國外錨桿鉆機的品種與功能多樣，技術性能優越．可靠性高．并各有各的特點。相關資料顯示：美國煤礦大量使用的是塔架鉆車式錨桿鉆機，班工作效率達120—240根．現已著手開發計算機控制的全自動錨桿鉆機。法國生產的是轉架式錨桿鉆機。集鉆孔、安裝錨桿為一體。并具有儲存錨桿桿體的錨桿倉。芬蘭則生產具有樹脂注射系統的鉆車式錨桿機，使鉆孔、安裝錨桿桿體、注入粘接劑全由機械完成。機械化程度頗高。澳大利亞氣動支腿式錨桿鉆機主要有柱塞馬達與齒輪馬達式2種。采用玻璃鋼碳素纖維支腿。能以礦物油和難燃液為工作液，回轉機構由擺線液壓馬達驅動。有的產品采用玻璃鋼碳素纖維支腿使機重減輕。

    2國內錨桿鉆機的使用狀況

    國內錨桿鉆機的研制經歷了30多a的歷程．曾先后研制出機械支腿式電動錨桿鉆機、鉆車式錨桿鉆機、支腿與導軌式液壓錨桿鉆機、支腿式氣動錨桿鉆機、非機械傳動支腿式電動錨桿鉆機等，目前已形成液壓式、電動式、氣動式3大系列。到目前為止．我國已開發了30多種型號和不同類型的錨桿鉆機．但能夠適于井下使用且可靠性較好的只有3~4種產品。由于電動錨桿鉆機扭矩特性不好．有的產品過載能力不到額定值的2倍，不能滿足錨桿孔鉆進時需克服相當于額定扭矩2．5倍左右的阻力矩的要求，產品固有可靠性不高，且與之配套的支腿都不是很理想，因此電動錨桿鉆機尚未正式在井下成批使用。目前煤礦錨桿鉆機多為回轉式，為配合推廣小直徑樹脂錨桿。鉆頭采用27rai n～29 mil l的回轉鉆頭．其結構類型多為兩翼對稱、兩翼不對稱和兩翼連筋式．可供鉆進不同性質巖石時選用。鉆桿由B19或B22(少數)六角中空鋼加工?，F在國內使用錨桿鉆機的主流是氣動式和液壓式．兩者各有所長，各有所短。我們以山東兗煤制造的MQT一90型氣動錨桿機和同煤集團佳騰廠生產的MYT一100型液壓錨桿鉆機為例。對現使用的錨桿鉆機使用狀況進行分析。MQT一90型氣動錨桿機由支腿、控制組件和動力組件3大部分構成。該機以壓縮空氣為動力。壓縮空氣通過馬達控制閥進入馬達，驅動馬達齒輪旋轉，經過兩級減速齒輪，減速后驅動鉆機主軸旋轉，調節操縱扳手的角度，可改變主軸的轉速，隨之驅動鉆桿工作。當打開支腿控制閥，壓縮空氣經快速排氣閥進人支腿氣缸，從而使氣缸體逐漸伸出，推動馬達上升，進行鉆進工作。改變操縱旋轉鈕角度，可改變支腿伸出速度。當打開水閥時，壓力水通過集成塊水套進入鉆桿、鉆頭進而沖洗孔內的鉆屑。改變操縱旋鈕旋轉角度，即能調節沖洗水能量的大小。該型號錨桿鉆機集鉆孔、攪拌、安裝錨桿于一身，實行螺母一次性扭緊，達到初錨預緊力要求，是頂板硬度廠≤8的各種巖巷、煤巷、半煤巷進行錨護作業的理想工具。該機結構緊湊、操作簡單、維護方便、適應性強。且體積小、重量輕、推力大、運轉穩定、可靠性好。MYT一100型液壓錨桿鉆機由主機和液壓泵站兩大部件組成。主機主要由旋轉機頭、三級伸縮油缸、支腿操縱臂組成。泵站由油箱、滑橇、防爆電機、齒輪泵、操縱控制元件、壓力表、液位計及管路附件等組成。另外，主機配有供水系統，用中壓專用膠管供水，用以冷卻鉆頭、沖洗和防塵，實現濕式鉆孔。該機通過泵站輸出的壓力油．經過油管送至主機，以實現鉆機支撐定位和鉆進錨桿孔。該型號錨桿鉆機適用于煤礦頂板硬度f<10的各種巖巷、煤巷、半煤巷進行錨護作業時鉆鑿錨桿孔和安裝錨桿。該機的特點體現在以下幾方面：先進的馬達設計使該機轉矩大、效率高；噪音小、重量輕，有效改善了作業環境，降低了勞動強度；先進的回轉和支腿部件使該機可靠性和使用壽命提高；液壓系統中馬達和支腿采用串聯，并采用旁路節流系統。合理利用能量。系統使用效率得到提高；采用可收縮支架，定位好，安全性好。針對煤礦經濟狀況與煤巖、半煤巖巷道的具體特點。單體回轉式錨桿鉆機是一個時期內產品生產與開發的主流。從目前技術現狀看，在具有壓縮空氣源的條件下，氣動錨桿鉆機仍為首選產品。但是實踐中發現，由于煤礦井下壓縮空氣系統的輸送管道距離長，工作面氣體工作壓力偏低，常常在0．4MPa以下，使鉆機性能與鉆進速度下降30％以上(對應0．63 MPa壓力)，影響錨桿孔鉆進的效果，特別是在堅硬巖石與深孔作業條件下。鉆進作業更加困難。此外，噪聲偏大，雖然小于94dB。但離職業健康安全管理要求還有距離。

    液壓回轉式錨桿鉆機因其工作壓力高、扭矩大、動力系統可不受外界影響。在一些場合下是合理的機型。液壓錨桿鉆機輸出的扭矩高于氣動錨桿鉆機，能夠達到140Nm。特別在堅硬巖石作業條件下尤為明顯。此外．液壓錨桿鉆機與掘進機配套是較優越的工作方式之一j 但是，該種鉆機液壓系統溫升過高，連續運轉2 h后系統溫度升至65℃以上．性能急劇下降。而且過高的溫度易使工作液變質，密封件容易早期失效。同時，由于以礦物油為工作介質，在煤礦井下使用存在一定安全隱患。鉆頭是回轉式錨桿孔鉆進設備的重要鉆具。鉆頭型式與國產硬質合金片的性能。影響鉆頭的應用范圍。目前，普通硬質合金的巖石鉆頭主要適用于頁巖、砂頁巖及部分砂巖(磨蝕性不高的砂巖)，壽命為30m左右。高于常規鉆頭價格50％的國產優質合金鉆頭．可以鉆進抗壓強度60 MPa～80MPa的中等磨蝕性巖石，壽命可達25m～30m。然而，相當多的生產廠家因受經濟利益驅動。不按標準要求組織生產，硬質合金質量低劣，工藝技術不高，產品壽命只有10m一20 m。甚至是5m～10 m。

    3錨桿鉆機的發展方向

    錨桿鉆機不是一成不變的．它必然按一定規律向前發展。分析相關信息，總結實踐經驗，才能注意到，煤礦錨桿鉆機發展的基本趨向．并有利于錨桿支護技術的不斷成熟。3．1在相當一段時期內，氣動、液壓單體回轉式錨桿鉆機仍是錨桿鉆孔設備的主流綜觀國外錨桿鉆機發展歷程以及國內多方面實踐，針對煤礦經濟狀況與煤巖、半煤巖巷道的具體特點。單體回轉式錨桿鉆機是—個時期內產品生產與開發的主流。從目前技術現狀看，在具有壓縮空氣源的條件下。氣動回轉式錨桿鉆機仍為首選產品。但是，如何解決壓縮空氣工作壓力不足的問題會逐漸引起人們的重視。合理選擇壓縮空氣管網系統，正確確定空壓機及其動力系統的技術參數，開發新型的提高壓縮空氣壓力的機械設備。將成為迸一步發揮氣動錨桿鉆機作用的關鍵。液壓回轉式錨桿鉆機因其工作壓力高、扭矩大、動力系統可不受外界影響。在一些場合下是合理的機型。一個時期內，液壓錨桿鉆機主要用于與掘進機配套，共用其液壓泵站。由于液壓錨桿鉆機使用量的增加，礦物油介質的安全性問題會Et益突出，開發難燃液錨桿鉆機的問題將適時提到日程上來。電動錨桿鉆機的動力單一，是今后錨桿鉆機的首選機型。但因目前技術水平所限，其支腿配套方式、扭矩一轉速硬特性和電機防水耐潮性能差等，都不利于其更快地向前發展。在一定時期內，電動錨桿鉆機產品仍會以“技術攻關”為基本特征。今后回轉式錨桿鉆機的發展前途，將是如何擴大鉆進巖石的范圍．提高產品可靠性與減輕機重。

    3．2研究錨桿鉆機扭矩與改革鉆頭是發展回轉式錨桿孔鉆進設備的關鍵回轉式錨桿孔鉆進方式有其一定的優越性，但若更加廣泛地應用。必須首先從提高扭矩人手，配以適合的鉆頭，適應鉆進具有較高磨蝕性的巖石。提高鉆頭的壽命。離不開高新技術，要盡量采用新材料和新工藝。特別是經濟有效的表面強化技術。國外曾試驗研究高壓水細射流技術和d#L徑金剛石鉆進技術，目前尚未正式用于錨桿孔鉆進。硬質合金仍是錨桿孑L鉆進的主要鉆具材料。采用高新技術，改進硬質合金片的性能．同時研究合理的鉆頭結構參數，仍是小直徑回轉式巖石鉆頭的主攻方向。

    3．3高新技術的發展有益于錨桿孔鉆進技術的變革幾十年來，錨桿孔鉆進設備技術水平已有了一定的提高。隨著知識經濟的發展，錨桿鉆機及其配套鉆具會逐漸有所變革，預計在以下方面會引起產品的重大變化。

    ①結構參數的優化以及高科技新材料的應用．使單體錨桿鉆機性能提高、重量減輕。采用了高新技術的巖石鉆頭將使回轉式鉆進方式擴大應用范圍。

    ②高科技微電子技術在不同動力、不同類型錨桿鉆機上的應用?？赡軙瑰^桿鉆機發生某些根本性的變革，例如改變鉆機特性、改善操作性能、提高可靠性等。國外已探討研究計算機控制的錨桿孔鉆進與錨桿安裝的綜合性自動化設備。

架柱式氣動鉆機