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錨桿鉆機的發展現狀

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錨桿鉆機的發展現狀

發布日期:2017-12-14 作者: 點擊:

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 的錨桿鉆機也得到了快速發展。展望它的發展,有助于不斷促進錨桿鉆機設備的技術進步,使其更加 適應現代支護技術的需要。本文就目前煤礦專用錨桿鉆機的現狀作以闡述,希望對今后錨桿鉆機的研制生產有所參考。

1 國外錨桿鉆機技術發展狀況

目前,國外應用較為普遍的單體錨桿鉆機主要有風動和液壓錨桿鉆機兩種。風動錨桿鉆機有澳大利亞的克萊姆公司WOMBAT型,阿明克公司GO.PHER型和瑞典PRB一300型等;液壓錨桿鉆機有英國WlSP型,澳大利亞PROBAM型等。特別是澳大利亞在風動錨桿鉆機方面一直保持著較為領先的技術和產品,主要有柱塞馬達與齒輪馬達2種,采用玻璃鋼碳素纖維支腿,產品特點是重量輕、扭矩大、噪音低、耗氣量小、機身矮等。新型錨機組的出現雖然只有l0多年,這種一體化的錨桿支護技術在國外越來越受到重視,發展也很快,常采用性能優良、技術先進、操作維修方便、應用范圍廣的錨桿鉆機與采掘設備配套的錨機組。如喬伊公司生產的14CM10型采掘錨機組,12ED18型采錨機組,鮑拉特公司的E230型掘錨機組,郎艾道公司的RBI一50L型錨桿鉆車等班工作效率已達120—240根。

2國內錨桿鉆機的研制狀況

我國煤礦專用錨桿鉆機的研究始于20世紀70年代末,先后研制過機械支腿式錨桿鉆機、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、非機械傳動電動錨桿鉆機、機載式錨桿鉆機等。已形成液壓、電動、氣動三大系列30多個品種。

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(I)液壓錨桿鉆機

液壓錨桿鉆機是通過液壓馬達驅動旋轉切削破巖的。通常都附帶泵站,由泵站輸送的液壓油提供動力.帶動液壓馬達轉動?,F多采用低速轉動的結構,省去齒輪傳動機構,直接帶動鉆機。 液壓錨桿鉆機可分為單體型和手持型2種形式。單體鉆機主要是MZ系列,由主機、操縱架和泵站三大部分組成。這種機型只能鉆頂部錨桿孔,但鉆孔平穩,一次推進行程長。不足的是重量較重。一般均在70 以上,移動費力。 手持式鉆機主要有QYM系列,ZYX系列。這類鉆機將液壓馬達直接安裝在推進油缸頂端。不需要減速裝置,液壓馬達直接帶動鉆機主軸旋轉。不僅可鉆頂部孔,還可鉆邊幫孔和迎頭炮孔。重量輕、操 作簡單方便,缺點是推進引程短,一般需要換釬桿。 為改變液壓錨桿鉆機由于泵站重量大,移動不方便缺陷,目前泵站,液壓錨桿鉆機常與采掘機械或 裝巖機配套使用,結合在一起構成采掘裝錨機組(機載錨桿鉆機)。這是采掘機械化應用的發展趨勢,實現了采掘與支護平行作業。目前中科院南京所研制的機載錨桿鉆機可與中小型懸臂式掘進機(如EHJ 一132,EBJ一160HN等)配套,構成掘錨機組,掘頂板即可及時支護,距迎頭最小支護間距為0.2 m,適 用于巖石硬度,<10的各種巷道。

(2)電動錨桿鉆機

電動錨桿鉆機是由專用防爆電機驅動實現旋轉 切削的。其結構形式目前多為便攜式。這類鉆機采 用電動機與液壓油缸相結合的形式,電動機安裝在液壓油缸頂端,通過齒輪減速,帶動鉆孔主軸旋轉。 電動錨桿鉆機的特點是動力源單一,不需要二次能量轉換,因此能耗少、效率高、重量輕,鉆孔速度快,可直接進入迎頭作業,特別適用于煤巷和回采巷道的支護。其主要缺點是功率增大會受到電機重量的限制。

(3)氣動錨桿鉆機

氣動錨桿鉆機是以壓氣為動力,按破巖方式不同可分為旋轉沖擊式和旋轉式。氣動旋轉沖擊式又稱手持式氣腿鑿巖機,該類鉆機采用氣動沖擊鑿巖,鉆孔速度快,特別適合在中硬巖石中鉆孔,動力單一,重量輕、搬運方便、操作簡單。其缺點是噪音大,工作環境較為艱苦,影響工人的身心健康,在風壓低時會影響鉆孔效率。氣動旋轉式錨桿鉆機是20世紀80年代我國在引進國外同類鉆機的基礎上開發研制成功的。主要由風馬達、氣腿和操縱臂組成?,F有的機型有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級伸縮式氣腿,重量更輕、操作移動方便,不僅能鉆孔,換上附件還能安裝樹脂和水泥砂漿錨桿。不足之處是需要有一定壓力的氣源,壓力較小時鉆孔效率會降低。

3我國煤礦用錨桿鉆孔設備存在的主要技術問題

3.1 開發的品種多,但性能適宜且可靠性好的產品不多截止目前。我國已開發了40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3—4種產品。目前錨桿鉆機技術發展狀況有以下基本特點:

(1)單體氣動回轉式錨桿鉆機是錨桿鉆機產品的主流,在齒輪式、柱塞式和葉片式3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一轉速特性、不同氣壓下的性能、噪聲特性、機重、對潤滑的要求與抗污染等方面各有優缺點,在不同使用條件下都有各自的市場??偟膩碚f。 國產氣動錨桿鉆機的水平逐步提高,齒輪氣動馬達式已基本能代替進口產品,但玻璃鋼支腿等部分的 可靠性應進一步提高;柱塞馬達式錨桿鉆機尚處于小批量生產階段,尚需進一步考核。

(2)液壓錨桿鉆機輸出的扭矩高于氣動錨桿鉆機,與掘進機配套是較優越的工作方式。但輸出扭矩仍然偏低,液壓系統容易發熱。由于以礦物油為工作介質,在煤礦井下使用中存在安全隱患。

(3)電動錨桿鉆機的輸出特性較差。鉆孔速度低,電機可靠性及防水性存在嚴重問題,尚無良好的推進方式。近期尚難大量用于井下錨桿支護。

(4)已開發的鉆車式與機載式錨桿鉆機都具有一定特點,并取得一些效果,但因煤礦井下具體條件以及經濟上的原因,近期難以廣泛應用。

(5)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式,且噪聲頗高,仍被相當多地應用于錨桿支護。

3.2錨桿鉆機產品可靠性差,很多產品難以在井下連續正常使用錨桿鉆機可靠性與產品設計、制造、使用等因素有關。從目前來說,錨桿鉆機實際利用率不高的主要原因是產品本身的可靠性問題,但使用問題也不容忽視。

(1)錨桿鉆機產品可靠性不高主要來自產品設計不成熟與加工質量不高。有的錨桿鉆機因性能改進盲目,參數確定不合理,從投產起在井下工作無力,產品性能提高緩慢;有些產品的生產過程無可靠的質量保證體系,元部件質量無法保證,又沒有必要的檢測手段,產品性能與質量無法控制,自然影響井下長期使用。近年來,煤炭系統正式鑒定的錨桿鉆機有23種型號,但在煤礦井下正式使用的只有2—3種,其主要原因是成果質量不高,又沒有注意技術鑒定后的后續工作。

(2)錨桿鉆機與鉆具的產品管理問題嚴重,使那些偽劣產品進入市場有可乘之機。由于部分廠家不按標準組織生產,產品性能與可靠性低劣,使煤礦無法正常使用。有的廠家采取不正當手段推銷產品,對銷售的產品不負質量責任。煤礦用戶常常不知道有哪些技術標準與錨桿鉆機、鉆具有關,盲目相信 “廣告”,采用未經技術鑒定與法定檢驗的產品,致使企業遭受不必要的損失。

(3)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。硬質合金鉆頭主要壽命一般為30 m左右。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,質量低劣,工藝技術不高,產品壽命只有1O一20 m,甚至是5—10 m。

4煤礦錨桿孔鉆進設備的前途錨桿孔鉆進設備是錨桿支護發展的客觀需要, 它必然按一定規律向前發展,錨桿鉆機及其配套鉆具的研究、開發、生產與使用,都必須符合客觀規律。

分析國內外有關信息,總結經驗教訓,注意煤礦錨桿 孔鉆進設備發展的基本趨向,有利于使產品在市場

競爭中不斷發展。

4.1 氣動、液壓單體回轉式錨桿鉆機是一個時期的 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,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,是產品生產與開發的主流。但如何解決壓縮空氣工作壓力不足。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,將成為進一步發揮該類鉆機作用的關鍵。 縐f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,共用該液壓泵站。經過一定時期以后,用戶會根據錨桿支護的需要與具體條件。進行綜合技術經濟分析,在適宜的場所確定采用液壓回轉式錨桿鉆機。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日益突出,開發難燃液錨桿鉆機的問題將適時提到日程上來。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。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。

4.2高新技術的發展,有利于錨桿孔鉆進技術的變革幾十年來。錨桿孔鉆進設備已有了一定的提高,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)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展,以錨桿支護技術與鑿巖技術的發展為基礎,錨桿支護新類型、新材料的出現會對錨桿鉆機的結構參數、技術性能與功能提出新的要求。

架柱式氣動鉆機

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關鍵詞:鉆機,錨桿鉆機,錨桿

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