摘要：隨著錨桿支護(hù)技術(shù)迅速發(fā)展，快速描桿支護(hù)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。液壓錨桿鉆車又直接影響到錨桿支護(hù)的速度。通過對國內(nèi)外錨桿鉆機(jī)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(jī)的研究方向，指出了描桿鉆機(jī)在我國的發(fā)展前景。
一、前言
錨桿支護(hù)是我國目前最主要的一種巷道支護(hù)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(hù)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(qiáng)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(hù)施工中的關(guān)鍵施工設(shè)備。錨桿支護(hù)的施工速度和支護(hù)質(zhì)量的好壞很大程度上取決于錨桿鉆車。錨桿支護(hù)鉆車技術(shù)已是影響錨桿支護(hù)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(shí)際情況的錨桿鉆車是發(fā)展我國錨桿支護(hù)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(hù)技術(shù)應(yīng)用于巷道支護(hù)工程。隨著錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展，錨桿鉆車作為錨桿支護(hù)的主要施工機(jī)具，就成為該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的研究與攻關(guān)，錨桿鉆機(jī)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(hù)技術(shù)應(yīng)用初期，國外在錨桿支護(hù)施工中采用普通鑿巖機(jī)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(jī)鉆鑿頂板錨桿孔，同時，美國已研制成功鉆車式錨桿鉆機(jī)并在支護(hù)工程中推廣使用。國外僅用了10年左右時間就實(shí)現(xiàn)了錨桿支護(hù)的機(jī)械化。20世紀(jì)50年代末，隨著錨桿支護(hù)理論及設(shè)計(jì)方法的不斷完善，英國等國家率先將錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于煤礦巷道支護(hù)。為適應(yīng)煤礦巷道斷面積較小的特點(diǎn)，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(jī)。
20世紀(jì)70年代，為適應(yīng)大斷面巷道錨桿支護(hù)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(jī)械化程度高的臺車式錨桿鉆裝機(jī)。該類鉆機(jī)既能鉆錨桿孔，又能安裝錨桿，基本實(shí)現(xiàn)了錨桿孔施工、錨桿安裝的機(jī)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(jī)，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(jī)切削動力采用風(fēng)馬達(dá)，推進(jìn)支腿用高強(qiáng)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(diǎn)，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(jī)的主要機(jī)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(jī)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(jī)、掘進(jìn)機(jī)相配套的機(jī)載式錨桿鉆裝機(jī)，實(shí)現(xiàn)了采掘錨一體化作業(yè)。新一代的錨桿鉆裝機(jī)不僅采用了新材料、新工藝，而且應(yīng)用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使錨桿施工實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)械化和智能化，使其性能更先進(jìn)、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(jī)的發(fā)展始終與錨桿支護(hù)理論不斷完善與發(fā)展緊密相聯(lián)，相互依存，相互促進(jìn)，同時，國外錨桿鉆機(jī)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(jī)的發(fā)展趨勢，一方面不斷完善改進(jìn)現(xiàn)已普遍使用的單體錨桿鉆機(jī)，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(jìn)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(jī)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(diǎn)。
三、國內(nèi)錨桿鉆機(jī)的現(xiàn)狀及存在問題
我國錨桿鉆機(jī)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(jī)。由于我國錨桿支護(hù)技術(shù)推廣應(yīng)用緩慢，錨桿鉆機(jī)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(hù)技術(shù)的大力推廣，錨桿鉆機(jī)技術(shù)才取得長足的發(fā)展。但是我國錨桿鉆機(jī)的總體水平與國外先進(jìn)水平相比仍然有較大的差距，這也是我國發(fā)展錨桿支護(hù)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(jìn)英國維克托錨桿鉆機(jī)的基礎(chǔ)上，開發(fā)研制了系列電動錨桿鉆機(jī)。到了20世紀(jì)70年代，又在7665和ZY24氣動鑿巖機(jī)的基礎(chǔ)上，研制了YSP45型伸縮式頂板鑿巖機(jī)。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(jī)械化錨桿鉆孔安裝機(jī)，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(hù)的MZ系列、Q型單體錨桿機(jī)、YMJ一1型小斷面巖巷風(fēng)動錨桿機(jī)相繼研制成功。1987年開始引進(jìn)澳大利亞氣動錨桿鉆機(jī)，并定點(diǎn)3家廠進(jìn)行小批量生產(chǎn)。近10年來，我國單體錨桿鉆機(jī)在吸收國外錨桿鉆機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上已有了一定的發(fā)展。目前錨桿鉆機(jī)生產(chǎn)廠家主要是生產(chǎn)氣動頂板錨桿鉆機(jī)、氣動邊幫錨桿鉆機(jī)，這2種錨桿鉆機(jī)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(jìn)機(jī)配套的機(jī)載錨桿鉆機(jī)。目前又正在加緊研究帶錨桿鉆機(jī)的連續(xù)采煤機(jī)和掘錨一體化機(jī)組。
隨著煤礦專用錨桿鉆機(jī)的不斷發(fā)展，從現(xiàn)有的機(jī)型種類來看，只能是基本上滿足需要，還存在不少問題需進(jìn)一步提高與完善。
(1)錨桿鉆機(jī)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(jī)，但能夠適于井下各種地質(zhì)條件和施工工藝的機(jī)型并不多見。
(2)錨桿鉆機(jī)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(jī)大部分采用單臂或雙臂鉆機(jī)結(jié)構(gòu)，對于采用錨桿、錨索等支護(hù)工藝的施工巷道，錨桿機(jī)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(hù)時間過長，嚴(yán)重制約著巷道掘進(jìn)效率的提高。
(3)錨桿鉆機(jī)功能單一。
目前我國生產(chǎn)的大部分錨桿機(jī)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(jìn)的施工工藝來說，錨桿鉆機(jī)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(fèi)，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(jī)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(hù)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(jī)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(jī)的研究方向
隨著煤礦專用錨桿鉆機(jī)的不斷發(fā)展，從現(xiàn)有的機(jī)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(jī)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(jī)技術(shù)的研究。
?。?）進(jìn)一步加強(qiáng)錨桿鉆機(jī)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(jī)應(yīng)繼續(xù)發(fā)展機(jī)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(jī)體鉆車，兩臺鉆車即可單獨(dú)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(jī)適應(yīng)型的加強(qiáng)，可有效改善我國錨桿鉆機(jī)品種繁多的現(xiàn)狀，對于規(guī)范現(xiàn)有錨桿鉆機(jī)型號，將錨桿鉆機(jī)的主參數(shù)范圍化，實(shí)現(xiàn)主要零配件系列化和通用化有著積極的作用。
?。?）進(jìn)一步對錨桿鉆機(jī)的施工效率進(jìn)行研究，增加每臺鉆機(jī)的施工鉆具數(shù)量，增強(qiáng)每個鉆具施工方向的靈活性，以達(dá)到一臺鉆機(jī)的所有鉆具可同時對巷道內(nèi)不同區(qū)域的錨桿進(jìn)行平行施工的目的，有效提高巷道支護(hù)效率，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。
（3）進(jìn)一步研究錨桿鉆機(jī)的多功能化，使得錨桿鉆機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)的發(fā)展趨勢。
（4）加強(qiáng)人、機(jī)、環(huán)系統(tǒng)作業(yè)的研究，要體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)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(qiáng)研究錨桿鉆機(jī)上的臨時支護(hù)、濕式打眼等相關(guān)技術(shù)，增強(qiáng)錨桿鉆機(jī)的施工安全性，提高錨桿鉆機(jī)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(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)和諧社會的建設(shè)。
?。?）進(jìn)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(jī)上，推動錨桿鉆機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)上，使錨桿鉆機(jī)性能更優(yōu)良，使錨桿鉆機(jī)技術(shù)得到進(jìn)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(hù)施工巷道將成為礦井掘進(jìn)中的主體巷道，因此錨桿鉆機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展必將成為解決巷道快速支護(hù)問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對錨桿鉆機(jī)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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