锚杆钻机的发展现状
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煤巷锚杆支护施工装备现状及发展趋势康红普1,2,3, 姜鹏飞1,2,3, 刘畅1,2,3, 王子越1,2,3, 罗超1,2,3, 郭吉昌1,2,3, 陈志良1,2,3, 曹晓明1,2,3(1. 中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;2. 天地科技股份有限公司 开采设计事业部,北京 100013;3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013)摘要:锚杆支护施工装备是煤巷锚杆支护成套技术的重要组成部分,直接影响锚杆支护速度与质量。
经过长期发展,我国煤矿开发出多种形式的锚杆支护施工装备,包括单体锚杆钻机、锚杆钻车、掘锚机、掘锚一体机、锚杆转载机及跨骑式锚杆钻车等。
系统分析了6类锚杆支护施工装备的发展历程、技术性能、技术参数、适用条件及最新进展。
单体锚杆钻机轻便、灵活、技术成熟,形成系列化产品,得到广泛应用。
机载锚杆钻臂可集成于不同平台,形成各种集成化施工装备:锚杆钻车形成了从两臂到九臂的多种机型,可紧跟掘进装备、与掘进装备交替作业,多臂协同、多臂平行作业完成锚杆支护施工;将机载锚杆钻臂配置于悬臂式掘进机上,开发出多种形式的掘锚机,实现了掘进与锚杆支护施工2个功能;掘锚一体机实现了国产化,研制出支护平台前移的掘锚一体机、护盾式掘锚一体机及钻锚一体化掘锚一体机;研制出从两臂到七臂的锚杆转载机、十臂跨骑式锚杆钻车,实现了锚杆支护与掘进、运输分区作业。
介绍了钻锚一体化锚杆支护技术与装备,包括钻锚一体化锚杆、泵注锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统锚杆施工6道工序简化为1道连续工序,实现了“一键打锚杆”自动化作业,显著提高了锚杆支护速度和自动化程度。
指出了煤巷锚杆支护施工装备发展趋势:数智化锚杆钻臂;锚杆钻臂定位、位姿自主调节及多钻臂协同控制技术;锚杆(索)结构与材料优化、锚注材料升级及施工设备完善;环境动态感知及随掘围岩稳定性判别;锚杆支护施工装备故障诊断技术;巷道围岩变形与支护体受力在线监测;建立大数据平台,实现锚杆支护自动化、智能化。
浅谈我国煤矿锚杆支护技术的现状与发展在简单介绍国内外发展情况的基础上,分析了我国煤巷锚杆支护技术现存的主要问题,并结合自己的工作实际探讨了今后锚杆支护技术的发展途径和对策。
标签:煤矿锚杆支护现状发展0 引言自1872 年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912 年德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来,锚杆支护技术至今已有一百多年的历史。
就目前而言,国外锚杆支护技术以澳大利亚、美国发展最为迅速,两国锚杆支护比重已接近100%,其技术水平居于世界前列。
我国于20世纪50年代开始试用锚杆支护技术,至70年代前期还处于探索阶段,直到1978年才开始重点推广,80年代开始向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护,90年代又向澳大利亚学习引进成套先进的锚杆支护技术,目前已得到较广泛的推广和应用。
在一些矿区的锚杆支护巷道比例达到90%以上,有些矿井甚至达到了100%,取得了较好的技术与经济效益。
国内现有楔缝、涨壳、倒楔锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚杆、木锚杆、竹锚杆、内涨锚杆、管缝锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆、爆扩锚杆、预应力注浆大锚索等十几个系列品种。
由于各种锚杆的构造不同,锚杆作用机理差异甚大,国内外大量工程实践证明,各种不同种类锚杆,在不同的地质条件下,有不同的“支护”效果。
国内外锚杆支护成功的经验表明,合理的锚杆支护设计及详细的监测分析,不仅可保证回采巷道的安全可靠,而且可取得显著的技术经济效益和社会效益。
1 我国锚杆支护技术发展中出现的问题1.1 对锚杆支护机理的认识亟待提高目前,沿用锚杆的设计方法,采用悬吊、组合梁、加固拱等理论进行计算,均是针对一般巷道提出的,还没有能针对煤巷的特定条件建立符合其特点的支护原理及设计方法,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。
因此,目前的技术标准主要是经验性的,设计和施工中还有许多盲目性。
所以有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上,探索锚杆支护理论。
我国煤矿锚杆钻车的应用现状与发展趋势发布时间:2012-04-26 点击次数:213次1引进国外锚杆钻车的应用现状及存在问题国外锚杆钻车多用于煤矿短壁开采与多巷掘进中,是与连续采煤机、掘进机配套的主要设备。
近年来,随着国外锚杆支护理论不断完善与发展,以美国久益( JOY)、弗莱彻(FLETCHER)、朗艾道(LONG-AIRDOX)、澳大利亚约翰芬雷(JOHNFINLAY)、海卓莫替克(HYDRAMATIC)等为代表的煤机设备公司陆续研发了新型锚杆钻车,自动化、智能化程度愈来愈高,安全性、可靠性大大增强。
我国煤矿短壁机械化开采方式以连续采煤机掘进巷道,配备国外的多臂履带式锚杆钻车为主。
20世纪90年代起,神华集团引进了多种具有自移能力的锚杆钻车,包括单臂、二臂和四臂等产品来配合连续采煤机掘进作业,实现了采掘工作面生产集中化。
其中,澳大利亚先进的四臂锚杆钻车应用效果突出,具有支护效率高、除尘效果好、操作简单、适应性强等优点,在井下生产中发挥着重要作用。
神东公司哈拉沟煤矿引进的澳大利亚海卓莫替克公司ARO- 40-RELMB-WT型锚杆钻车。
四个钻臂配有回转式干式吸尘钻机,单机功率20 kW,转速600 r/min,推力28 kN,推进速度0~20 m /min,扭矩350 N²m。
四个钻臂横向排列在机组前部,外侧的两个钻架安装在滑动悬臂上,可向外移动调节钻孔位置以符合锚固顶板所需要的锚杆布局要求。
操作简便,支护速度快,能够满足快速掘进的支护要求。
神东公司榆家梁煤矿引进的澳大利亚约翰芬雷公司4Y00-1224-WA型低采高锚杆钻车。
可实现顶板临时支护,装配有半自动钻进程序,结合人工插入树脂药卷和锚杆; 1个操作人员使用半自动控制系统可以有效的监视和控制2个操作台;整机采用整体对称式设计,具备瓦斯检测功能,设备有干式钻箱及可操作顶棚。
陕西黄陵矿业集团20世纪末引进美国朗艾道公司HDDR型双臂锚杆钻车,转动扭矩305N²m,锚杆机紧固扭矩258N²m,打眼及锚杆安装速度最快可达30套/h ,最大进给力22kN,转速650r/min,半自动化控制,但对巷道条件要求较高,不适于该矿长壁回采单巷掘进工艺,使用效果并不理想。
锚杆钻机的发展现状锚杆钻机是实现锚杆支护技术的重要机械设备,随着锚杆支护技术的飞速发展,用于钻凿锚杆孔的锚杆钻机也得到了快速发展。
展望它的发展,有助于不断促进锚杆钻机设备的技术进步,使其更加适应现代支护技术的需要。
本文就目前煤矿专用锚杆钻机的现状作以阐述,希望对今后锚杆钻机的研制生产有所参考。
1 国外锚杆钻机技术发展状况目前,国外应用较为普遍的单体锚杆钻机主要有风动和液压锚杆钻机两种。
风动锚杆钻机有澳大利亚的克莱姆公司WOMBAT型,阿明克公司GO.PHER型和瑞典PRB一300型等;液压锚杆钻机有英国WlSP型,澳大利亚PROBAM型等。
特别是澳大利亚在风动锚杆钻机方面一直保持着较为领先的技术和产品,主要有柱塞马达与齿轮马达2种,采用玻璃钢碳素纤维支腿,产品特点是重量轻、扭矩大、噪音低、耗气量小、机身矮等。
新型锚机组的出现虽然只有l0多年,这种一体化的锚杆支护技术在国外越来越受到重视,发展也很快,常采用性能优良、技术先进、操作维修方便、应用范围广的锚杆钻机与采掘设备配套的锚机组。
如乔伊公司生产的14CM10型采掘锚机组,12ED18型采锚机组,鲍拉特公司的E230型掘锚机组,郎艾道公司的RBI一50L型锚杆钻车等班工作效率已达120—240根。
2国内锚杆钻机的研制状况我国煤矿专用锚杆钻机的研究始于20世纪70年代末,先后研制过机械支腿式锚杆钻机、钻车式锚杆钻机,支腿与导轨式液压锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、非机械传动电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机等。
已形成液压、电动、气动三大系列30多个品种。
(I)液压锚杆钻机液压锚杆钻机是通过液压马达驱动旋转切削破岩的。
通常都附带泵站,由泵站输送的液压油提供动力.带动液压马达转动。
现多采用低速转动的结构,省去齿轮传动机构,直接带动钻机。
液压锚杆钻机可分为单体型和手持型2种形式。
单体钻机主要是MZ系列,由主机、操纵架和泵站三大部分组成。
这种机型只能钻顶部锚杆孔,但钻孔平稳,一次推进行程长。
的锚杆打孔作业安装。
如CTH15-1B型台车可在断面积10〜14m 2非标准的作业巷道内使用。
设备工作机理为:臂架及钻装工作机构配有锚杆箱和聚合物筒喷射装置,链条带动可持续不间断作业能力让设备生产能力60〜80根/台班,在地质条件较好的矿井巷道有时可达100〜130根/台班[5]。
行走底盘全液压四轮驱动,四轮转向灵活机动定位准确,坡道行走安全可靠,如图1(a)所示。
瑞典Atlas copco公司研发的第1台锚杆组钻装台车的使用条件为砂岩矿巷道。
锚杆台车经过首台套使用经验积累,相继开发了Boltec系列的多用途、拆卸方便的锚杆钻装台车,可用于安装不同类型的树脂锚杆、水泥注浆锚杆和机械式锚杆等支护锚杆。
锚杆台车装1 国内外锚杆支护设备发展概况当前锚杆台车的锚杆装配、锚杆支护、挂网已经成为一种快速推进矿井巷道掘进速度的必要课题,锚杆台车加强顶板支护成果、降低支护工人作业强度和减少支护锚杆器材消耗的先进技术手段。
据不完全统计,这种工作方式下,锚杆支护所需要的时间较长,一般利用40%左右的时间掘进,60%左右的时间进行锚杆支护[1]。
由此可见,现阶段矿用锚杆支护方式制约着掘进效率。
为快速适应锚杆支护技术设备的发展,锚杆安装台车在不断迭代更新。
近几年涌现出各式各样的锚杆组钻装台车,其中包括快速锚杆支护功能掘进钻装装备,如掘锚机广泛应用于澳大利亚、英国和美国等采矿业先进的国家[2]。
近年来,我国矿用锚杆支护技术以及锚杆支护钻孔设备有了较大进步,在引进国外先进控制的基础上相继研发了DOI: 10.14189/ki.cm1981.2020.10.014[收稿日期]2020-07-22[通讯地址]路修强,安徽省合肥市蜀山区天鹅湖万达一号楼1705矿用锚杆钻装台车研究现状及发展趋势石修灯,路修强,陈国同,王 磊(安徽佳乐建设机械有限公司,安徽 合肥 230000)[摘要]本文通过对国内外典型矿用锚杆支护钻机、钻装台车等支护装备的结构组成、功能特点、技术参数等进行分析,并结合目前国内外矿山支护实际情况和相关配套技术的特点,总结了锚杆钻装设备的发展现状以及未来的发展趋势。
我国煤矿锚杆钻车的应用现状与发展趋势发布时间:2012-04-26 点击次数:213次1引进国外锚杆钻车的应用现状及存在问题国外锚杆钻车多用于煤矿短壁开采与多巷掘进中,是与连续采煤机、掘进机配套的主要设备。
近年来,随着国外锚杆支护理论不断完善与发展,以美国久益( JOY)、弗莱彻(FLETCHER)、朗艾道(LONG-AIRDOX)、澳大利亚约翰芬雷(JOHNFINLAY)、海卓莫替克(HYDRAMATIC)等为代表的煤机设备公司陆续研发了新型锚杆钻车,自动化、智能化程度愈来愈高,安全性、可靠性大大增强。
我国煤矿短壁机械化开采方式以连续采煤机掘进巷道,配备国外的多臂履带式锚杆钻车为主。
20世纪90年代起,神华集团引进了多种具有自移能力的锚杆钻车,包括单臂、二臂和四臂等产品来配合连续采煤机掘进作业,实现了采掘工作面生产集中化。
其中,澳大利亚先进的四臂锚杆钻车应用效果突出,具有支护效率高、除尘效果好、操作简单、适应性强等优点,在井下生产中发挥着重要作用。
神东公司哈拉沟煤矿引进的澳大利亚海卓莫替克公司ARO- 40-RELMB-WT型锚杆钻车。
四个钻臂配有回转式干式吸尘钻机,单机功率20 kW,转速600 r/min,推力28 kN,推进速度0~20 m /min,扭矩350 N·m。
四个钻臂横向排列在机组前部,外侧的两个钻架安装在滑动悬臂上,可向外移动调节钻孔位置以符合锚固顶板所需要的锚杆布局要求。
操作简便,支护速度快,能够满足快速掘进的支护要求。
神东公司榆家梁煤矿引进的澳大利亚约翰芬雷公司4Y00-1224-WA型低采高锚杆钻车。
可实现顶板临时支护,装配有半自动钻进程序,结合人工插入树脂药卷和锚杆; 1个操作人员使用半自动控制系统可以有效的监视和控制2个操作台;整机采用整体对称式设计,具备瓦斯检测功能,设备有干式钻箱及可操作顶棚。
陕西黄陵矿业集团20世纪末引进美国朗艾道公司HDDR型双臂锚杆钻车,转动扭矩305N·m,锚杆机紧固扭矩258N·m,打眼及锚杆安装速度最快可达30套/h ,最大进给力22kN,转速650r/min,半自动化控制,但对巷道条件要求较高,不适于该矿长壁回采单巷掘进工艺,使用效果并不理想。
国内外锚杆钻机的现状及发展趋势锚杆支护是近年来发展较快的一种井巷支护方法,通过锚入围岩内的锚杆,改善围岩本身的力学状态,使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体,从而提高岩体自身的强度,阻止或延缓围岩的变形发展,有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。
锚杆钻机是锚杆支护施工中的关键施工设备。
锚杆支护的施工速度和支护质量的好坏很大程度上取决于锚杆钻机。
锚杆支护钻机技术已是影响锚杆支护施工速度、质量、效率的关键技术之一。
因此,研究性能好、可靠性高、符合我国煤矿实际情况的锚杆钻机是发展我国锚杆支护技术关键技术之一。
1 国外锚杆钻机的现状及发展趋势早在20世纪40年代,国外已将锚杆支护技术应用于巷道支护工程。
随着锚杆支护技术发展,锚杆钻机作为锚杆支护的主要施工机具,就成为该项技术发展的重点。
经过几十年的研究与攻关,锚杆钻机已从当初的功能单一、技术含量低、可靠性差、安全性差、笨重发展到今天的功能齐全、可靠性好、安全性好、自动化水平高的新型钻机。
在锚杆支护技术应用初期,国外在锚杆支护施工中采用普通凿岩机械钻凿锚杆孔,人工安装锚杆,用扳手拧紧螺母。
到20世纪50年代初,美国、瑞典等西方国家已广泛应用伸缩式气动凿岩机钻凿顶板锚杆孔,同时,美国已研制成功钻车式锚杆钻机并在支护工程中推广使用。
国外仅用了10 a左右时间就实现了锚杆支护的机械化。
20世纪50年代末,随着锚杆支护理论及设计方法的不断完善,英国等国家率先将锚杆支护技术应用于煤矿巷道支护。
为适应煤矿巷道断面积较小的特点,英国、波兰等国研发了单体电动和液压回转式锚杆钻机。
20世纪70年代,为适应大断面巷道锚杆支护快速施工,美国英格索兰、法国赛克马、瑞典阿特拉斯等凿岩设备公司陆续推出了功能多、机械化程度高的台车式锚杆钻装机。
该类钻机既能钻锚杆孔,又能安装锚杆,基本实现了锚杆孔施工、锚杆安装的机械化。
20世纪80年代至20世纪90年代,澳大利亚成功研制了轻型支腿式气动锚杆钻机,并在澳大利亚、英国、中国、波兰和印度等国的煤矿得到广泛应用。
2024年矿用锚杆市场规模分析1. 引言矿用锚杆是在矿山和采石场等工业领域中使用的一种支护材料,它的作用是增加岩体的稳定性和承载能力。
随着全球矿业行业的发展和对安全性的不断要求提高,矿用锚杆市场正在不断扩大。
本文将对矿用锚杆市场的规模进行分析,并探讨其未来的发展趋势。
2. 矿用锚杆市场的现状2.1 市场概述矿用锚杆市场是一个庞大而复杂的市场,涉及到矿山开采、隧道工程等多个领域。
矿用锚杆的应用广泛,从地下矿山到地下隧道,都需要使用矿用锚杆进行支护。
市场上存在着多个主要的矿用锚杆供应商和制造商,竞争激烈。
2.2 市场规模根据市场研究数据显示,矿用锚杆市场在过去几年里呈现稳步增长的趋势。
据统计,2019年全球矿用锚杆市场的规模达到XX亿美元,并预计在未来几年内将保持平稳增长。
3. 矿用锚杆市场的发展趋势3.1 技术创新的推动随着科技的发展和技术的创新,矿用锚杆的质量和性能得到了显著的提升。
新材料的开发和新工艺的应用,使得矿用锚杆更加耐久、强度更高,并且能够适应更恶劣的工作环境。
这些技术创新将进一步推动矿用锚杆市场的发展。
3.2 增加安全性的需求在矿山和隧道等工业领域,安全性一直是最重要的关注点之一。
矿用锚杆的使用可以有效地提高岩体的稳定性,减少意外事故的发生。
随着对安全性要求的不断提高,矿用锚杆市场将会进一步增长。
3.3 区域市场的差异不同地区的矿用锚杆市场存在着一定的差异。
一些矿业发达的地区,如澳大利亚和南非,矿用锚杆市场规模较大。
而一些新兴的矿业市场,如中国和印度,矿用锚杆市场还有较大的发展潜力。
因此,了解不同地区的市场需求和趋势,将有助于矿用锚杆供应商做出正确的战略决策。
4. 总结矿用锚杆市场作为矿山和采石场等工业领域中的重要支护材料,其市场规模正在不断扩大。
技术创新、安全性需求以及区域市场的差异是驱动矿用锚杆市场发展的重要因素。
在市场竞争激烈的情况下,矿用锚杆供应商需要关注市场趋势,并不断提高产品质量和性能,以满足客户的需求。
气动式锚杆钻机的应用现状及发展趋势摘要:现阶段,我国煤矿事业发展迅速,锚杆支护技术水平也不断提高,锚杆钻机的整体性能较过去相比已经有了很大改善,其安全性能、自动化程度以及可靠性均有所提升。
其中,气动式锚杆钻机在发展过程中得到了广大煤矿企业的认可,并逐渐被大型煤矿企业和从事相关工作的单位应用。
关键词:气动式锚杆钻机;应用现状;发展趋势引言如今,世界各国的岩土锚固技术日趋成熟,许多发达国家都着力研究高性能、多功能、自动化的锚杆钻机,希望能够提高自身的锚固工程技术水平。
我国现阶段使用的锚杆钻机主要是在吸收国外先进设计理念和技术之上的现代化设备,但就其实际使用情况来看,我国所使用的气动式锚杆钻机还有些不足,文章主要就气动式锚杆钻机的应用现状展开研究,同时也探究了该设备的发展趋势。
1常用锚杆钻机的概况1.1气动锚杆钻机气动式锚杆钻机在实际工作时,主要是依靠空气压力产生的动力进行工作,气动式锚杆钻机可以根据实际工作环境和工作对象分为旋转冲击式和旋转式两种。
旋转冲击式的气动锚杆钻机主要作用于较硬的岩层,这种钻机的钻孔速度快,对岩层的损坏程度较小,同时钻机的整体重量较轻,操作也比较简便。
但由于这种钻机的工作对象较为单一,同时动力源也比较单一,因此其工作时产生的噪音非常大,导致工作环境比较恶劣。
旋转式气动锚杆钻机是基于国外先进钻机制造技术的基础上设计并制造而成的,其动力源是马达,常用的旋转式气动锚杆钻机主要有M10C系列和MFC系列等,这样的气动式锚杆钻机重量更加轻便,而且在因为重量轻移动也非常的方便,但是唯一不足的地方就是需要的压力要能够满足施工,若是压力过小,则会对钻孔的效率产生一定的影响。
1.2液压锚杆钻机现阶段我国常用的锚杆钻机还有液压式锚杆钻机,这种钻机自身带有动力泵,通过动力泵带动钻机进行工作,液压式锚杆钻机分为手持式和单体导轨式两种。
单体导轨式液压钻机能够在施工岩层的顶部进行钻孔,其功率大、施工效率非常高,但由于其体积非常大,同时大功率作业时常常会导致液压系统发热,因此有时会拖慢整体的施工进度。
锚杆钻机的发展现状锚杆钻机是实现锚杆支护技术的重要机械设备,随着锚杆支护技术的飞速发展,用于钻凿锚杆孔的锚杆钻机也得到了快速发展。
展望它的发展,有助于不断促进锚杆钻机设备的技术进步,使其更加适应现代支护技术的需要。
本文就目前煤矿专用锚杆钻机的现状作以阐述,希望对今后锚杆钻机的研制生产有所参考。
1 国外锚杆钻机技术发展状况目前,国外应用较为普遍的单体锚杆钻机主要有风动和液压锚杆钻机两种。
风动锚杆钻机有澳大利亚的克莱姆公司WOMBAT型,阿明克公司GO.PHER型和瑞典PRB一300型等;液压锚杆钻机有英国WlSP型,澳大利亚PROBAM型等。
特别是澳大利亚在风动锚杆钻机方面一直保持着较为领先的技术和产品,主要有柱塞马达与齿轮马达2种,采用玻璃钢碳素纤维支腿,产品特点是重量轻、扭矩大、噪音低、耗气量小、机身矮等。
新型锚机组的出现虽然只有l0多年,这种一体化的锚杆支护技术在国外越来越受到重视,发展也很快,常采用性能优良、技术先进、操作维修方便、应用范围广的锚杆钻机与采掘设备配套的锚机组。
如乔伊公司生产的14CM10型采掘锚机组,12ED18型采锚机组,鲍拉特公司的E230型掘锚机组,郎艾道公司的RBI一50L型锚杆钻车等班工作效率已达120—240根。
2国内锚杆钻机的研制状况我国煤矿专用锚杆钻机的研究始于20世纪70年代末,先后研制过机械支腿式锚杆钻机、钻车式锚杆钻机,支腿与导轨式液压锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、非机械传动电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机等。
已形成液压、电动、气动三大系列30多个品种。
(I)液压锚杆钻机液压锚杆钻机是通过液压马达驱动旋转切削破岩的。
通常都附带泵站,由泵站输送的液压油提供动力.带动液压马达转动。
现多采用低速转动的结构,省去齿轮传动机构,直接带动钻机。
液压锚杆钻机可分为单体型和手持型2种形式。
单体钻机主要是MZ系列,由主机、操纵架和泵站三大部分组成。
这种机型只能钻顶部锚杆孔,但钻孔平稳,一次推进行程长。
不足的是重量较重。
一般均在70 以上,移动费力。
手持式钻机主要有QYM系列,ZYX系列。
这类钻机将液压马达直接安装在推进油缸顶端。
不需要减速装置,液压马达直接带动钻机主轴旋转。
不仅可钻顶部孔,还可钻边帮孔和迎头炮孔。
重量轻、操作简单方便,缺点是推进引程短,一般需要换钎杆。
为改变液压锚杆钻机由于泵站重量大,移动不方便缺陷,目前泵站,液压锚杆钻机常与采掘机械或装岩机配套使用,结合在一起构成采掘装锚机组(机载锚杆钻机)。
这是采掘机械化应用的发展趋势,实现了采掘与支护平行作业。
目前中科院南京所研制的机载锚杆钻机可与中小型悬臂式掘进机(如EHJ 一132,EBJ一160HN等)配套,构成掘锚机组,掘顶板即可及时支护,距迎头最小支护间距为0.2 m,适用于岩石硬度,<10的各种巷道。
(2)电动锚杆钻机电动锚杆钻机是由专用防爆电机驱动实现旋转切削的。
其结构形式目前多为便携式。
这类钻机采用电动机与液压油缸相结合的形式,电动机安装在液压油缸顶端,通过齿轮减速,带动钻孔主轴旋转。
电动锚杆钻机的特点是动力源单一,不需要二次能量转换,因此能耗少、效率高、重量轻,钻孔速度快,可直接进入迎头作业,特别适用于煤巷和回采巷道的支护。
其主要缺点是功率增大会受到电机重量的限制。
(3)气动锚杆钻机气动锚杆钻机是以压气为动力,按破岩方式不同可分为旋转冲击式和旋转式。
气动旋转冲击式又称手持式气腿凿岩机,该类钻机采用气动冲击凿岩,钻孔速度快,特别适合在中硬岩石中钻孔,动力单一,重量轻、搬运方便、操作简单。
其缺点是噪音大,工作环境较为艰苦,影响工人的身心健康,在风压低时会影响钻孔效率。
气动旋转式锚杆钻机是20世纪80年代我国在引进国外同类钻机的基础上开发研制成功的。
主要由风马达、气腿和操纵臂组成。
现有的机型有MFC系列、QMZ系列、MIOC系列等。
由于采用工程塑料等新型材料制成多级伸缩式气腿,重量更轻、操作移动方便,不仅能钻孔,换上附件还能安装树脂和水泥砂浆锚杆。
不足之处是需要有一定压力的气源,压力较小时钻孔效率会降低。
3我国煤矿用锚杆钻孔设备存在的主要技术问题3.1 开发的品种多,但性能适宜且可靠性好的产品不多截止目前。
我国已开发了40多种型号和不同类型的锚杆钻机,但适于井下使用且可靠性较好的只有3—4种产品。
目前锚杆钻机技术发展状况有以下基本特点:(1)单体气动回转式锚杆钻机是锚杆钻机产品的主流,在齿轮式、柱塞式和叶片式3种类型气动马达中,叶片马达式已基本淘汰,齿轮式马达与柱塞式马达在扭矩一转速特性、不同气压下的性能、噪声特性、机重、对润滑的要求与抗污染等方面各有优缺点,在不同使用条件下都有各自的市场。
总的来说。
国产气动锚杆钻机的水平逐步提高,齿轮气动马达式已基本能代替进口产品,但玻璃钢支腿等部分的可靠性应进一步提高;柱塞马达式锚杆钻机尚处于小批量生产阶段,尚需进一步考核。
(2)液压锚杆钻机输出的扭矩高于气动锚杆钻机,与掘进机配套是较优越的工作方式。
但输出扭矩仍然偏低,液压系统容易发热。
由于以矿物油为工作介质,在煤矿井下使用中存在安全隐患。
(3)电动锚杆钻机的输出特性较差。
钻孔速度低,电机可靠性及防水性存在严重问题,尚无良好的推进方式。
近期尚难大量用于井下锚杆支护。
(4)已开发的钻车式与机载式锚杆钻机都具有一定特点,并取得一些效果,但因煤矿井下具体条件以及经济上的原因,近期难以广泛应用。
(5)气动冲击式锚杆钻机基本以双级气腿式为主,因其结构较成熟,可以在坚硬岩石上钻进。
尽管在某种岩石条件下的凿岩速度低于回转式,且噪声颇高,仍被相当多地应用于锚杆支护。
3.2锚杆钻机产品可靠性差,很多产品难以在井下连续正常使用锚杆钻机可靠性与产品设计、制造、使用等因素有关。
从目前来说,锚杆钻机实际利用率不高的主要原因是产品本身的可靠性问题,但使用问题也不容忽视。
(1)锚杆钻机产品可靠性不高主要来自产品设计不成熟与加工质量不高。
有的锚杆钻机因性能改进盲目,参数确定不合理,从投产起在井下工作无力,产品性能提高缓慢;有些产品的生产过程无可靠的质量保证体系,元部件质量无法保证,又没有必要的检测手段,产品性能与质量无法控制,自然影响井下长期使用。
近年来,煤炭系统正式鉴定的锚杆钻机有23种型号,但在煤矿井下正式使用的只有2—3种,其主要原因是成果质量不高,又没有注意技术鉴定后的后续工作。
(2)锚杆钻机与钻具的产品管理问题严重,使那些伪劣产品进入市场有可乘之机。
由于部分厂家不按标准组织生产,产品性能与可靠性低劣,使煤矿无法正常使用。
有的厂家采取不正当手段推销产品,对销售的产品不负质量责任。
煤矿用户常常不知道有哪些技术标准与锚杆钻机、钻具有关,盲目相信“广告”,采用未经技术鉴定与法定检验的产品,致使企业遭受不必要的损失。
(3)钻头是回转式锚杆孔钻进设备的重要钻具,钻头型式与国产硬质合金片的性能,影响钻头的应用范围。
硬质合金钻头主要寿命一般为30 m左右。
然而,相当多的生产厂家因受经济利益驱动,不按标准要求组织生产,质量低劣,工艺技术不高,产品寿命只有1O一20 m,甚至是5—10 m。
4煤矿锚杆孔钻进设备的前途锚杆孔钻进设备是锚杆支护发展的客观需要,它必然按一定规律向前发展,锚杆钻机及其配套钻具的研究、开发、生产与使用,都必须符合客观规律。
分析国内外有关信息,总结经验教训,注意煤矿锚杆孔钻进设备发展的基本趋向,有利于使产品在市场竞争中不断发展。
4.1 气动、液压单体回转式锚杆钻机是一个时期的主流综观国外锚杆钻机发展历程以及国内多方面实践。
针对煤矿经济状况与煤岩、半煤岩巷道的具体特点,在具有压缩空气源的条件下,气动回转式锚杆钻机仍为首选产品,是产品生产与开发的主流。
但如何解决压缩空气工作压力不足。
合理选择压缩空气管网系统,正确确定空压机及其动力系统的技术参数,开发新型的提高压缩空气压力的机械设备,将成为进一步发挥该类钻机作用的关键。
绉f压回转式锚杆钻机因其工作压力高、扭矩大、动力系统可不受外界影响,在一些场合下是合理的机型。
一个时期内,液压锚杆钻机主要用于与掘进机配套,共用该液压泵站。
经过一定时期以后,用户会根据锚杆支护的需要与具体条件。
进行综合技术经济分析,在适宜的场所确定采用液压回转式锚杆钻机。
由于液压锚杆钻机使用量的增加,矿物油介质的安全性问题会日益突出,开发难燃液锚杆钻机的问题将适时提到日程上来。
今后回转式锚杆钻机的发展前途,将是如何扩大钻进岩石的范围、提高产品可靠性与减轻机重。
电动锚杆钻机的动力单一,是人们理想的首选机型。
但因目前技术水平所限,其支腿配套方式、扭矩一转速硬特性和电机防水耐潮性能差等,都不利于其更快地向前发展。
在一定时期内,电动锚杆钻机产品仍会以“技术攻关”为基本特征。
4.2高新技术的发展,有利于锚杆孔钻进技术的变革几十年来。
锚杆孔钻进设备已有了一定的提高,随着知识经济的发展,锚杆钻机及其配套钻具会逐渐变革,预计在以下方面会引起产品的重大变化:(1)结构参数的优化以及高科技新材料的应用,使单体锚杆钻机性能提高、重量减轻。
采用了高新技术的岩石钻头将使回转式钻进方式扩大应用范围。
(2)微电子技术在不同动力、不同类型锚杆钻机上的应用,可能会使锚杆钻机发生某些根本性的变革,例如改变钻机特性、改善操作性能、提高可靠性等。
国外已探讨计算机控制的锚杆孔钻进与锚杆安装的综合性自动化设备。
凿岩机器人的成功应用必将有力地促进锚杆孔钻进设备的进步。