錨桿鉆機技術狀況簡介

1、錨桿鉆機技術簡介 錨桿鉆機是煤礦錨桿支護中必不可少的工具，錨桿支護的發(fā)展需要大量錨桿孔鉆進設備作保證。煤礦錨桿支護是巷道支護的發(fā)展方向，為了更好應用錨桿支護技術，為安全采掘保駕護航，現(xiàn)將錨桿鉆機的基本情況作如下梳理： 一，錨桿鉆機的分類：錨桿鉆機按結構分為單體式、鉆車式、機載式；按動力分為電動式、氣動式、液壓式；按破巖方式分為回轉(zhuǎn)式、沖擊式、沖擊回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)沖擊式。到目前為止，我國已開發(fā)了30多種型號和不同類型的錨桿鉆機，但適于井下使用且可靠性較好的只有34種產(chǎn)品。另外，還有許多煤礦在錨桿支護施工中大量使用的還是傳統(tǒng)氣動鑿巖機與煤電鉆，這不利于安全、高效作業(yè)。 二，主流產(chǎn)品介紹1、單體氣動回轉(zhuǎn)

2、式錨桿鉆機。基本情況：該鉆機是錨桿鉆機產(chǎn)品的主流，在齒輪式、柱塞式和葉片式三種類型氣動馬達中，葉片馬達式已基本淘汰，齒輪式馬達與柱塞式馬達在扭矩轉(zhuǎn)速特性、不同氣壓下的性能、噪聲特性、對潤滑的要求與抗污染等方面各有優(yōu)缺點，在不同使用條件下都有各自的市場?？偟膩碚f，齒輪氣動馬達式已基本能代替進口產(chǎn)品，但玻璃鋼支腿等部分的可靠性需要進一步提高；柱塞馬達式錨桿鉆機尚處于小批量生產(chǎn)階段，尚需考核。氣動沖擊式錨桿鉆機基本以雙級氣腿式為主，因其結構較成熟，可以在堅硬巖石上鉆進。盡管在某種巖石條件下的鑿巖速度低于回轉(zhuǎn)式，且噪聲頗高，仍被相當多地應用于錨桿支護。條件限制：國產(chǎn)氣動錨桿鉆機已基本能代替進口產(chǎn)品。但

3、煤礦井下壓縮空氣系統(tǒng)的輸送管道距離長，井下氣動設備多，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都比0.63MPa壓力下下降30%以上，影響錨桿孔鉆進的效果，特別是在堅硬巖石與深孔作業(yè)條件下，鉆進作業(yè)更加困難。 2、液壓錨桿鉆機?；厩闆r:該機型輸出的扭矩高于氣動錨桿鉆機，在某些場合下應用較好，特別是與掘進機配套是較優(yōu)越的工作方式。條件限制：從目前已正式投入使用的支腿式液壓錨桿鉆機來看，鉆機輸出扭矩仍然偏低，液壓系統(tǒng)容易發(fā)熱。由于以礦物油為工作介質(zhì)，在煤礦井下使用中存在安全隱患。液壓錨桿鉆機的輸出扭矩比氣動錨桿鉆機大，但是，有的產(chǎn)品扭矩值偏低，扭矩低于60N.m，加上

4、管路壓力損失，井下鉆進無力。有的產(chǎn)品液壓系統(tǒng)溫升過高，連續(xù)運轉(zhuǎn)2h后系統(tǒng)溫度升至65以上，性能急劇下降。若保持工作壓力不變，轉(zhuǎn)速下降率達50%以上。有的產(chǎn)品性能尚好，雖然液壓系統(tǒng)溫度高于65，性能下降率不到20%，但過高的溫度易使工作液變質(zhì)，密封件容易早期失效。 3、電動錨桿鉆機的輸出特性較差，實際鉆孔速度較低，電機可靠性及防水性能存在嚴重問題，尚無良好的推進方式。另外，電動錨桿鉆機扭矩特性不好，有的產(chǎn)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(chǎn)品固有可靠性不高，因此電動錨桿鉆機尚未正式在井下成批使用。4、已開發(fā)的鉆車式與機載式錨桿鉆機都具

5、有一定特點，并取得一些效果，但因煤礦井下具體條件以及經(jīng)濟上的原因，近期難以廣泛應用。 5，鉆具的基本情況。與錨桿鉆機配套的鉆具，因破巖方式不同而不同，總的來說有回轉(zhuǎn)類破巖鉆具、沖擊類破巖鉆具以及回轉(zhuǎn)沖擊類破巖鉆具。 煤礦錨桿鉆機多為回轉(zhuǎn)式，所以回轉(zhuǎn)式鉆頭也比較流行。為配合推廣小直徑樹脂錨桿，鉆頭采用2729mm的回轉(zhuǎn)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(zhì)巖石時選用。目前，硬質(zhì)合金仍是鉆頭采用的主要材料。鉆頭型式與國產(chǎn)硬質(zhì)合金片的性能，影響鉆頭的應用范圍。目前，普通硬質(zhì)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(guī)鉆

6、頭價格50%的國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合金鉆頭，可以鉆進抗壓強度6080MPa的中等磨蝕性巖石，壽命可達2530m.然而，相當多的生產(chǎn)廠家因受經(jīng)濟利益驅(qū)動，不按標準要求組織生產(chǎn)，硬質(zhì)合金質(zhì)量低劣，工藝技術不高，產(chǎn)品壽命只有 1020m. 甚至5-10m.鉆桿由B19或B22(少數(shù))六角中空鋼加工。經(jīng)多年聯(lián)合攻關，我國錨桿鉆頭和鉆桿已能初步滿足一定條件下錨桿支護的需要。 三，錨桿鉆機產(chǎn)品可靠性差的原因以及未來改進方式。 1、錨桿鉆機產(chǎn)品可靠性不高主要來自產(chǎn)品設計不成熟與加工質(zhì)量不高。有的錨桿鉆機因性能改進盲目，參數(shù)確定不合理，從投產(chǎn)起在井下工作無力，產(chǎn)品性能提高緩慢；有些產(chǎn)品的生產(chǎn)過程無可靠的質(zhì)量保證體系，元部

7、件質(zhì)量無法保證，又沒有必要的檢測手段，產(chǎn)品性能與質(zhì)量無法控制，影響井下長期使用。2、錨桿鉆機的科學使用問題未能引起足夠的重視。既有制造廠家的問題，又有煤礦使用單位的問題。如有些煤礦單位在采用不合理的操作方式之后，又沒有注重保養(yǎng)，這就造成了錨桿鉆機的問題產(chǎn)生。四，國內(nèi)外錨桿孔鉆進設備現(xiàn)狀。國外錨桿孔鉆進設備的品種與功能多樣，技術性能優(yōu)越，可靠性高。美國煤礦大量使用塔架鉆車式錨桿鉆機，班工作效率達120240根，并著手開發(fā)計算機控制的全自動錨桿鉆機。法國生產(chǎn)的轉(zhuǎn)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。芬蘭生產(chǎn)具有樹脂注射系統(tǒng)的鉆車式錨桿機，使鉆孔、安裝錨桿桿體、注入粘結劑全

8、由機械完成，機械化程度頗高。澳大利亞有4家錨桿鉆機生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)各種不同類型的錨桿鉆機，尤以單體氣動支腿式錨桿鉆機使用居多，并有多家公司生產(chǎn)能與掘進配套的單體支腿式液壓錨桿鉆機。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兩種(早期葉片式氣動馬達已淘汰)，采用玻璃鋼碳素纖維支腿。澳大利亞液壓錨桿鉆機可以以礦物油和難燃液為工作液，回轉(zhuǎn)機構由擺線液壓馬達驅(qū)動，有的產(chǎn)品采用玻璃鋼碳素纖維支腿使機重減輕。 國內(nèi)錨桿鉆機的研制經(jīng)過多年的發(fā)展歷程，曾先后研制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、機載式錨桿鉆機和雙級氣腿鑿

9、巖機等。從實際情況看，MQT-50C系列支腿式氣動錨桿鉆機、MZ-型導軌式液壓錨桿鉆機、ZYX100型(改進成MYT-115型)支腿式液壓錨桿鉆機以及ZY24M、7665M氣動雙級氣腿鑿巖機在國內(nèi)有一定市場。其中，MQT-50C系列產(chǎn)品近年已能代替同類(氣腿齒輪馬達式)進口產(chǎn)品。 五，煤礦錨桿孔鉆進設備的未來發(fā)展方向。 1，氣動、液壓單體回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機是一個時期的主流。 綜觀國外錨桿鉆機發(fā)展歷程以及國內(nèi)多方面實踐，針對煤礦經(jīng)濟狀況與煤巖、半煤巖巷道的具體特點，單體回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機是一個時期內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)與開發(fā)的主流。從目前技術現(xiàn)狀看，在具有壓縮空氣源的條件下，氣動回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機仍為首選產(chǎn)品。但是，如

10、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(wǎng)系統(tǒng)，正確確定空壓機及其動力系統(tǒng)的技術參數(shù)，開發(fā)新型的提高壓縮空氣壓力的機械設備，將成為進一步發(fā)揮氣動錨桿鉆機作用的關鍵。 氣動回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機中，采用柱塞式馬達與齒輪式馬達各有優(yōu)缺點。兩種不同類型氣動馬達錨桿鉆機的競爭核心，是如何使鉆速高、可靠性好、維修費低。產(chǎn)品進一步研究開發(fā)的核心將是采用合理技術參數(shù)、高科技、新材料、先進工藝。 2，液壓錨桿鉆機會成為氣動錨桿鉆機的有益補充。液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機因其工作壓力高、扭矩大、動力系統(tǒng)可不受外界影響，在一些場合下是合理的機型。一個時期內(nèi)，液壓錨桿鉆機主要用于與掘進機配套，共用其液

11、壓泵站。經(jīng)過一定時期以后，用戶會根據(jù)錨桿支護的需要與具體條件，進行綜合技術經(jīng)濟分析，在適宜的場所確定采用液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機。由于液壓錨桿鉆機使用量的增加，礦物油介質(zhì)的安全性問題會日益突出，開發(fā)難燃液錨桿鉆機的問題將適時提到日程上來。 3，電動錨桿鉆機仍會處在技術攻關階段。電動錨桿鉆機的動力單一，是人們理想的首選機型。但因目前技術水平所限，其支腿配套方式、扭矩-轉(zhuǎn)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(fā)展。在一定時期內(nèi)，電動錨桿鉆機產(chǎn)品仍會以“技術攻關”為基本特征。4，回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機方向。今后回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機的發(fā)展前途，將是如何擴大鉆進巖石的范圍、提高產(chǎn)品可靠性與減輕機重。 另外，研

12、究錨桿鉆機扭矩與改革鉆頭是發(fā)展回轉(zhuǎn)式錨桿孔鉆進設備的關鍵 ?；剞D(zhuǎn)式錨桿孔鉆進方式有其一定的優(yōu)越性，但若更加廣泛地應用，必須首先從提高扭矩入手，配以適合的鉆頭，適應鉆進具有較高磨蝕性的巖石。提高鉆頭的水平，離不開高新技術，盡量采用新材料和新工藝，特別是經(jīng)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小孔徑金剛石鉆進技術，目前尚未正式用于錨桿孔鉆進。硬質(zhì)合金仍是錨桿孔鉆進的主要鉆具材料。采用高新技術，改進硬質(zhì)合金片的性能，同時，研究合理的鉆頭結構參數(shù)，仍是小直徑回轉(zhuǎn)式巖石鉆頭的主攻方向。 5，錨桿鉆機未來可能實現(xiàn)突破改進的方面。 幾十年來，錨桿孔鉆進設備已有了一定的提高，隨著技術的不斷發(fā)展

13、： (1)結構參數(shù)的優(yōu)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(zhuǎn)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，可能會使錨桿鉆機發(fā)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。鑿巖機器人的成功應用必將有力地促進錨桿孔鉆進設備的進步。 (3)錨桿孔鉆進設備的發(fā)展，以錨桿支護技術與鑿巖技術的發(fā)展為基礎，錨桿支護新類型 、新材料的出現(xiàn)會對錨桿鉆機的結構參數(shù)、技術性能與功能提出新的要求。錨桿孔鉆機的開發(fā)必須緊隨錨桿支護的技術發(fā)展。同時，鑿巖技術的發(fā)展會促進錨桿孔鉆進設備的提高