摘要：隨著錨桿支護技術(shù)迅速發(fā)展，快速描桿支護技術(shù)已成為實現(xiàn)快速掘進的關(guān)鍵。液壓錨桿鉆車又直接影響到錨桿支護的速度。通過對國內(nèi)外錨桿鉆機的現(xiàn)狀和存在問題以及發(fā)展趨勢的分析，提出了我國描桿鉆機的研究方向，指出了描桿鉆機在我國的發(fā)展前景。
一、前言
錨桿支護是我國目前最主要的一種巷道支護方式，通過錨入圍巖內(nèi)的錨桿錨索，改善圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，使支護體與圍巖本身形成一個統(tǒng)一的能夠承受載荷的結(jié)構(gòu)體，從而提高巖體自身的強度，阻止或延緩圍巖的變形發(fā)展，有效地保持圍巖的完整性和巷道斷面形狀。錨桿鉆車是錨桿支護施工中的關(guān)鍵施工設(shè)備。錨桿支護的施工速度和支護質(zhì)量的好壞很大程度上取決于錨桿鉆車。錨桿支護鉆車技術(shù)已是影響錨桿支護施工速度、質(zhì)量、效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，研究性能好、可靠性高、符合我國煤礦實際情況的錨桿鉆車是發(fā)展我國錨桿支護技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一。
二、國外錨桿鉆車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
早在20世紀(jì)40年代，國外已將錨桿支護技術(shù)應(yīng)用于巷道支護工程。隨著錨桿支護技術(shù)發(fā)展，錨桿鉆車作為錨桿支護的主要施工機具，就成為該項技術(shù)發(fā)展的重點。經(jīng)過幾十年的研究與攻關(guān)，錨桿鉆機已從當(dāng)初的功能單一、技術(shù)含量低、可靠性差、安全性差、笨重發(fā)展到今天的功能齊全、可靠性好、安全性好、自動化水平高的新型鉆車。
在錨桿支護技術(shù)應(yīng)用初期，國外在錨桿支護施工中采用普通鑿巖機械鉆鑿錨桿孔，人工安裝錨桿，用扳手?jǐn)Q緊螺母。到20世紀(jì)50年代初，美國、瑞典等西方國家已廣泛應(yīng)用伸縮式氣動鑿巖機鉆鑿頂板錨桿孔，同時，美國已研制成功鉆車式錨桿鉆機并在支護工程中推廣使用。國外僅用了10年左右時間就實現(xiàn)了錨桿支護的機械化。20世紀(jì)50年代末，隨著錨桿支護理論及設(shè)計方法的不斷完善，英國等國家率先將錨桿支護技術(shù)應(yīng)用于煤礦巷道支護。為適應(yīng)煤礦巷道斷面積較小的特點，英國、波蘭等國研發(fā)了單體電動和液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機。
20世紀(jì)70年代，為適應(yīng)大斷面巷道錨桿支護快速施工，美國英格索蘭、法國賽克馬、瑞典阿特拉斯等鑿巖設(shè)備公司陸續(xù)推出了功能多、機械化程度高的臺車式錨桿鉆裝機。該類鉆機既能鉆錨桿孔，又能安裝錨桿，基本實現(xiàn)了錨桿孔施工、錨桿安裝的機械化。20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)90年代，澳大利亞成功研制了輕型支腿式氣動錨桿鉆機，并在澳大利亞、英國、中國、波蘭和印度等國的煤礦得到廣泛應(yīng)用。該型鉆機切削動力采用風(fēng)馬達，推進支腿用高強度玻璃纖維和炭素纖維纏繞而成，具有動力單一、重量輕、輸出轉(zhuǎn)矩大的特點，不僅用于錨桿、錨索孔的施工，還可用于攪拌樹脂錨桿和擰緊螺母，仍是當(dāng)前世界單體錨桿鉆機的主要機型。
20世紀(jì)90年代，當(dāng)澳大利亞各大采礦設(shè)備公司推出輕型單體錨桿鉆機的同時，美國的杰弗里公司、喬伊公司、英國的安德森公司、奧地利的奧鋼鐵公司等又相繼研制了與連續(xù)式采煤機、掘進機相配套的機載式錨桿鉆裝機，實現(xiàn)了采掘錨一體化作業(yè)。新一代的錨桿鉆裝機不僅采用了新材料、新工藝，而且應(yīng)用了計算機控制技術(shù)，使錨桿施工實現(xiàn)了高度的機械化和智能化，使其性能更先進、使用更方便、施工更安全。
綜觀國外錨桿鉆裝設(shè)備的發(fā)展歷程，國外錨桿鉆機的發(fā)展始終與錨桿支護理論不斷完善與發(fā)展緊密相聯(lián)，相互依存，相互促進，同時，國外錨桿鉆機的研究不斷采用新材料、新工藝。緊密結(jié)合國情，開發(fā)的每一代產(chǎn)品都能代表當(dāng)時的世界領(lǐng)先水平。國外錨桿鉆機的發(fā)展趨勢，一方面不斷完善改進現(xiàn)已普遍使用的單體錨桿鉆機，使其更可靠，更適應(yīng)現(xiàn)場需要；另一方面不斷加緊對掘錨一體化快速掘進裝備的研究，目前已經(jīng)推廣使用了多款快速掘錨裝備。國外錨桿鉆機的研究與開發(fā)將會從這2個方面開展，而且后者為今后發(fā)展重點。
三、國內(nèi)錨桿鉆機的現(xiàn)狀及存在問題
我國錨桿鉆機的研究起步較晚，從20世紀(jì)60年代開始研制第1代電動錨桿鉆機。由于我國錨桿支護技術(shù)推廣應(yīng)用緩慢，錨桿鉆機技術(shù)也一直處于緩慢發(fā)展和低水平重復(fù)的狀態(tài)。20世紀(jì)90年代以后，隨著錨桿支護技術(shù)的大力推廣，錨桿鉆機技術(shù)才取得長足的發(fā)展。但是我國錨桿鉆機的總體水平與國外先進水平相比仍然有較大的差距，這也是我國發(fā)展錨桿支護技術(shù)急需解決的迫切任務(wù)。
從20世紀(jì)60年代起，在引進英國維克托錨桿鉆機的基礎(chǔ)上，開發(fā)研制了系列電動錨桿鉆機。到了20世紀(jì)70年代，又在7665和ZY24氣動鑿巖機的基礎(chǔ)上，研制了YSP45型伸縮式頂板鑿巖機。隨著巖巷大量使用沙漿錨桿，1976年成功研制了我國第1臺機械化錨桿鉆孔安裝機，1981年又成功研制了CGM一40型全液鉆車。在20世紀(jì)80年代，用于半煤巖頂板錨桿支護的MZ系列、Q型單體錨桿機、YMJ一1型小斷面巖巷風(fēng)動錨桿機相繼研制成功。1987年開始引進澳大利亞氣動錨桿鉆機，并定點3家廠進行小批量生產(chǎn)。近10年來，我國單體錨桿鉆機在吸收國外錨桿鉆機技術(shù)的基礎(chǔ)上已有了一定的發(fā)展。目前錨桿鉆機生產(chǎn)廠家主要是生產(chǎn)氣動頂板錨桿鉆機、氣動邊幫錨桿鉆機，這2種錨桿鉆機已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不但具備了鉆錨桿孔的功能，同時還具備了攪拌樹脂、快速安裝錨桿的功能。同時研制成功懸臂式掘進機配套的機載錨桿鉆機。目前又正在加緊研究帶錨桿鉆機的連續(xù)采煤機和掘錨一體化機組。
隨著煤礦專用錨桿鉆機的不斷發(fā)展，從現(xiàn)有的機型種類來看，只能是基本上滿足需要，還存在不少問題需進一步提高與完善。
(1)錨桿鉆機的品種多，但大部分錨桿鉆車對施工條件的適應(yīng)性差。
由于我國煤炭資源賦存條件無論南北方還是東西方差異都很大，造成各個煤礦井下的地質(zhì)條件大不相同，甚至同一井田范圍內(nèi)的不同區(qū)域地質(zhì)條件變化也很大，同時各個礦井井下的施工工藝不盡相同，雖然目前我國已經(jīng)開發(fā)了多種型號的錨桿鉆機，但能夠適于井下各種地質(zhì)條件和施工工藝的機型并不多見。
(2)錨桿鉆機在井下生產(chǎn)過程中施工效率低
目前我國生產(chǎn)的錨桿鉆機大部分采用單臂或雙臂鉆機結(jié)構(gòu)，對于采用錨桿、錨索等支護工藝的施工巷道，錨桿機無法充分利用錨桿施工過程中的平行作業(yè)時間，造成巷道支護時間過長，嚴(yán)重制約著巷道掘進效率的提高。
(3)錨桿鉆機功能單一。
目前我國生產(chǎn)的大部分錨桿機僅僅具有施工錨桿和錨索的功能，但對于煤礦井下不斷改進的施工工藝來說，錨桿鉆機的使用在施工工序時間里只占有很小的比例，不僅造成裝備資源的嚴(yán)重浪費，而且使得施工工藝復(fù)雜化。
(4)高新技術(shù)應(yīng)用力度不夠，錨桿鉆機技術(shù)向大型掘錨技術(shù)裝備上發(fā)展不夠。
隨著我國高新技術(shù)的發(fā)展，錨桿支護裝備應(yīng)用高新技術(shù)的力度不夠，研究與生產(chǎn)自動化程度高、機械化程度高的掘錨裝備力度不夠。國內(nèi)尚無象國外一些采掘裝備公司那樣生產(chǎn)符合我國國情的大型掘錨裝備。
四、我國錨桿鉆機的研究方向
隨著煤礦專用錨桿鉆機的不斷發(fā)展，從現(xiàn)有的機型種類來看，只能是基本上滿足現(xiàn)在的需要。從我國煤礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井發(fā)展來看，我國錨桿鉆機的發(fā)展已經(jīng)阻礙了我國煤礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的步伐，因此，必須盡快加快錨桿鉆機技術(shù)的研究。
?。?）進一步加強錨桿鉆機的適應(yīng)能力，針對煤礦井下多變的地質(zhì)條件和不同的施工工藝，錨桿鉆機應(yīng)繼續(xù)發(fā)展機載式或履帶式，形成錨桿鉆車的發(fā)展趨勢，同時研究錨桿鉆車的分體式技術(shù)，即將錨桿鉆車分為左右兩個對稱的窄機體鉆車，兩臺鉆車即可單獨使用也可聯(lián)合施工，這樣可以大大地提高錨桿鉆車的靈活型和適應(yīng)性。錨桿鉆機適應(yīng)型的加強，可有效改善我國錨桿鉆機品種繁多的現(xiàn)狀，對于規(guī)范現(xiàn)有錨桿鉆機型號，將錨桿鉆機的主參數(shù)范圍化，實現(xiàn)主要零配件系列化和通用化有著積極的作用。
?。?）進一步對錨桿鉆機的施工效率進行研究，增加每臺鉆機的施工鉆具數(shù)量，增強每個鉆具施工方向的靈活性，以達到一臺鉆機的所有鉆具可同時對巷道內(nèi)不同區(qū)域的錨桿進行平行施工的目的，有效提高巷道支護效率，實現(xiàn)快速掘進。
?。?）進一步研究錨桿鉆機的多功能化，使得錨桿鉆機技術(shù)更全面。由于煤礦井下施工條件惡劣，施工工藝復(fù)雜，錨桿鉆機的使用過程中要充分考慮生產(chǎn)過程中各方面的影響因素。一臺裝備不僅可以對錨桿、錨索進行施工安裝，同時要能夠完成瓦斯預(yù)測孔、排放孔，地質(zhì)探測孔等工藝的施工，使錨桿鉆機整體技術(shù)水平上一個臺階，因此多功能化必將成為錨桿鉆機的發(fā)展趨勢。
?。?）加強人、機、環(huán)系統(tǒng)作業(yè)的研究，要體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計理念，充分考慮井下巷道內(nèi)錨桿施工作業(yè)工程中的頂板、粉塵、設(shè)備等不安全因素，加強研究錨桿鉆機上的臨時支護、濕式打眼等相關(guān)技術(shù)，增強錨桿鉆機的施工安全性，提高錨桿鉆機的施工質(zhì)量，改善職工的作業(yè)環(huán)境，降低職工的工作強度，以實現(xiàn)和諧社會的建設(shè)。
?。?）進一步將其他領(lǐng)域的新材料、新工藝等高新技術(shù)應(yīng)用于錨桿鉆機上，推動錨桿鉆機技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，其他領(lǐng)域的高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，將這些新技術(shù)應(yīng)用于錨桿鉆機設(shè)計開發(fā)上，使錨桿鉆機性能更優(yōu)良，使錨桿鉆機技術(shù)得到進一步發(fā)展。
五、結(jié)束語
隨著我國大型高產(chǎn)高效礦井的不斷建設(shè)和煤礦資源整合工作的逐步開展，大斷面錨桿錨索支護施工巷道將成為礦井掘進中的主體巷道，因此錨桿鉆機的應(yīng)用和發(fā)展必將成為解決巷道快速支護問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對錨桿鉆機的不斷研究和創(chuàng)新，逐步生產(chǎn)出適合我國煤礦國情的掘錨裝備，為我國煤礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井提供有力保障。
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