锚杆钻机锚杆钻机在一些地方又称为锚固钻机,是煤矿巷道锚杆支护工作中的钻孔工具。其在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性。
按结构分为单体式、钻车式、机载式;按动力分为电动式、气动式、液压式;按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、回转冲击式。与锚杆钻机配套的钻具,因破岩方式不同而不同,总的来说有回转类破岩钻具、冲击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。
一.钻孔作业:如果钻孔较深需要两次以上完成时,应按照工艺程序采用两种钻杆,先使用初始钻杆钻开始孔,而后用完成钻孔进行深孔钻进。
1.空载试验
1.1启动泵站电机:主机上各操作手柄放在非工作位置,此时泵站上压力表的指示压力应不大于2Mpa,油箱的油温在200以上,液面在油标的中上部。
1.2支腿空运行:将支腿控制手柄缓慢转到升的位置,支腿各级油缸应顺利伸出。转到降的位置,各级油缸应顺利缩回。
1.3马达空运行:压下回转马达控制扳机,钻机主轴应具备由慢到快的受控运转,同时转动支腿控制手柄,两者的复合动作应互不干涉且运行灵活。
2.定孔位:空载试验正常后,将六方钻杆插入钻杆接头的六方孔内,马达控制扳机缓慢压下,让钻杆慢速转动(或不进行此项操作而让钻杆先顶住顶板),推进机构控制手柄转动一个较小的角度,支腿慢速上升,让钻头与顶板接触,将马达扳机压下,钻进约20mm后开孔完成。
3.钻孔:孔位定好后,打开水阀开关,回转马达全速回转,根据岩石的硬度,调节推进机构控制手柄的转角大小,使推进速度与回转扭矩达到佳配合实现高效钻进。
4.接钻杆:根钻杆结束后关闭水阀,钻杆在回转状态下,将推进机构控制手柄向相反方向转动,支腿回落,钻杆从孔内拉出,将完成钻杆插入孔内继续钻进。
5. 冲洗孔:钻孔达到规定深度后,在保持钻杆回转及供水不间断的情况下,使支腿缓慢回落,以冲掉孔内残留岩粉。
6.供水:钻进过程中的冲洗水压应在(0.6∽1.2)Mpa之间,且水质无泥沙.
二.安装锚杆:
1.钻孔完成后取出钻杆,在钻杆接头内插入注锚器。
2.将锁紧螺母拧入要安装的锚杆上并插入注锚器内,将树脂药卷放入孔内,用锚杆机将树脂药卷和锚杆送入孔底,随即使锚杆机快速转动数秒直到回转阻力增大后停止回转,保持一定推力直到药卷牢固凝结后方能回落锚杆机。
3.卸下拧在锚杆机上的螺母放入垫板,将螺母重新拧入,后用锚杆机预紧。
一.钻孔前的安全检查
1.检查主机的操作开关均应处于中间位置(零位)。
2.检查液压油管和水管连接是否正确。
3.检查指定钻孔的位置,确保顶板和煤帮的稳定,如果不安全,为防止漏顶或片帮,对顶板和煤帮需采用临时支护。
4.检查指定钻孔位置的底板上有无障碍。
二.钻进中的安全措施
1.钻机旋转时,不能用手或戴手套触摸旋转的钻杆,且不允许单手操作。
2.开孔时支腿不能伸出太快,否则会使钻杆变形折断或钻头破坏。
3.钻机突然加载时,操纵臂会向某一方向摆动,操作者应保持正确的站位以防扭伤。
4.当顶板超高使用本钻机时,应由使用单位制订特殊的安全措施。
钻机使用中,操作人员对钻机应随时进行维护和保养。
1.不要随意拆卸钻机阀块,以免造成泄漏及液压油污染。一般情况下严禁在井下工作面修理阀、液压马达等液压元件。
2.注意钻头连接是否牢靠,如有松动,应立即调整。注意截止阀连接是否错位,以免损害油口。
3.注意液压油的清洁,如有污染,应立即更换或过滤液压油
国外锚杆孔钻进设备的品种与功能多样,技术性能,可靠性高。美国煤矿大量使用塔架钻车式锚杆钻机,班工作效率达120~240 根,并着手开发计算机控制的全自动锚杆钻机。法国生产的转架式锚杆钻机集钻孔、安装锚杆为一体,并具有储存锚杆杆体的锚杆仓。芬兰生产具有树脂注射系统的钻车式锚杆机,使钻孔、安装锚杆杆体、注入粘结剂全由机械完成,机械化程度颇高。澳大利亚有4 家锚杆钻机生产厂家,生产各种不同类型的锚杆钻机,尤以单体气动支腿式锚杆钻机使用居多,并有多家公司生产能与掘进配套的单体支腿式液压锚杆钻机。澳大利亚气动支腿式锚杆钻机主要有柱塞马达与齿轮马达式两种(早期叶片式气动马达已淘汰),采用玻璃钢碳素纤维支腿。澳大利亚液压锚杆钻机可以以矿物油和难燃液为工作液,回转机构由摆线液压马达驱动,有的产品采用玻璃钢碳素纤维支腿使机重减轻。
国内锚杆钻机的研制经历了30 多年的历程,曾先后研制机械支腿式电动锚杆钻机、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、非机械传动支腿式电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机和双级气腿凿岩机等。从实际情况看,MQT/MQS系列气动锚杆钻机、MZ-Ⅲ型导轨式液压锚杆钻机、ZYX100 型(改进成MYT-115 型)支腿式液压锚杆钻机以及ZY24M、7665M 气动双级气腿凿岩机在国内有一定市场。其中,MQT/MQS系列气动锚杆钻机产品近年已能代替同类(气腿齿轮马达式)进口产品。
煤矿锚杆钻机多为回转式,为配合推广小直径树脂锚杆,钻头采用27~29mm 回转钻头,其结构类型多为两翼对称、两翼不对称和两翼连筋式,可供钻进不同性质岩石选用。钻杆由B19(多数)或B22(少数)六角中空钢加工。经多年联合攻关,锚杆钻头和钻杆已能初步满足一定条件下锚杆支护的需要。
但是,由于锚杆孔钻进设备的开发、研究和生产与锚杆支护技术的迅速发展不相适应,煤矿锚杆支护施工中大量使用的还是传统气动凿岩机与煤电钻。专用锚杆孔钻进设备中,使用国外进口设备较多,但因进口设备价格高和备件供应不及时,煤矿用户希望采用国产的锚杆孔钻进设备。近来,我国生产的MQT/MQS系列气动锚杆钻机已能逐步代替国外进口的齿轮马达式锚杆钻机;我国生产的ZYX系列液压锚杆钻机在与S100 掘进机配套使用中,取得可喜进展;国产柱塞气动马达式锚杆钻机逐步投入市场;澳大利亚CRAM 气动锚杆钻机在中国已建立专业维修公司,并在元件的中国国产化方面取得一些进步。这都有宜于使锚杆钻机进一步满足锚杆支护发展的需要。然而,可靠性高、性能的国产化锚杆钻机还为数不多,与锚杆钻机配套的钻具规格不全、质量不稳定和适应岩石条件有限。
随着我国生产力的提高,各种机械的应用在国内也逐渐增长起来。不单单是岩土工程需要用到锚杆钻机,在煤矿中锚杆钻机的应用也是非常广泛的。仅国有重点煤矿,每年就有3 000多个掘进工作面。锚杆支护施工需要相当数量的锚杆钻机,市场的需要使诸多科研、制造单位纷纷投入锚杆钻机及其配套机具的开发与生产,产品型式繁多,相类似的产品反复出现、反复鉴定。锚杆钻机是锚杆支护技术发展的客观需要,它必然按一定规律向前发展,经过一个时期的竞争后,会逐渐走上正轨。经对国内外锚杆钻机分析认为,煤矿用锚杆钻机的发展趋势将有以下特点:
(1)由于煤矿锚杆支护将在量大面广的煤巷、半煤岩巷广泛应用,在相当长时间内,单体锚杆钻机是锚杆钻机产品发展的主流。在部分使用综合掘进机的巷道,将逐渐采用液压单体式锚杆钻机,并共用掘进机的液压动力源。为进一步提高综掘设备的锚杆支护机械化水平,仍将继续探讨如何广泛使用机载锚杆钻机。机载锚杆钻机仍以液压回转式钻进方式为主,但仍会寻求解决钻进抗压强度大、磨蚀性强的岩石的合理钻进方式。在大断面岩巷掘进中,液压钻车的使用会更加体现其钻进锚杆孔与安装锚杆的性,而专用锚杆钻车的应用不会在短期内提上日程。
(2)液压回转式锚杆钻机将向进一步提高输出转矩方向发展,以适应锚杆孔高速钻进与安装锚杆的需要。液压锚杆钻机将在进一步改进技术性能的同时提高可靠性,着重解决液压元件耐用性、井下长期工作稳定性的问题,并寻求如何与现有井下设备共用动力源问题。为使液压锚杆孔钻进适应面更广,人们会探讨高转矩回转辅以小能量冲击锚杆孔钻进的问题。
(3)气动锚杆钻机转矩-转速特性好、重量轻、失速转矩大,但产品可靠性与产量稳定性会在一个时期内更加令人关注。为了更广泛地使用气动锚杆钻机,煤矿现场将会有意识地调整压缩空气系统,并逐渐重视井下移动式空压机的应用问题。
(4)电动锚杆钻机成本低,主机动力简单且能源消耗少,人们将在提高电动锚杆钻机可靠性与合理解决支腿方式上继续攻关。鉴于电动锚杆钻机转矩特性硬、电机可靠性较差的问题,在采用压力水冲洗锚杆孔时,电机可靠性的关键将在于过载能力与防水、密封性能;只有在二者得到根本解决后,电动锚杆钻机才能被更广泛地用于井下作业。
(5)气动冲击式锚杆孔凿岩机与气动回转式锚杆钻机、气动回转式钻机(帮锚杆孔钻机)互相配套使用,使井下动力系统单一,效果好。人们会进一步改进气动冲击凿岩方式,使之更好的与气动回转式钻进方式匹配。
(6)锚杆孔回转式钻进使用的钻具是消耗量大的易损件。随着锚杆钻机产品正常化,钻具性能及质量将会更加受到重视,钻具结构、材料与加工工艺会逐渐趋于合理,回转式钻进方式的适应范围会有所扩大。
(7)锚杆钻机的进一步发展,要求锚杆钻机及其配套机具的标准化水平进一步提高。在此技术上,产品竞争将主要在质量、服务、价格方面。为此,有些锚杆钻机与钻具生产厂家会在科学化管理上下功夫,逐渐自觉地贯彻ISO 9000族标准,以使其产品更有竞争能力。
(8)锚杆钻机性能参数的研究是锚杆钻机产品发展与质量控制的基础,几种产品的竞争,会逐渐提高对锚杆钻机基础性研究重要性的认识。在锚杆钻机产品竞争中,生产厂家将会争技术、争人才、争条件建设。
(9)锚杆钻机的发展有一定技术难度,它的应用效果与现场的使用维修条件有关。煤矿现场将会寻求应用锚杆钻机的科学管理方法,重视与加强锚杆钻机的维修、保养,建立锚杆钻机维修点。
(10)锚杆钻机的水平、质量影响锚杆支护综合效益,煤矿现场会逐渐重视使用锚杆钻机与钻具的综合经济效益问题,并做为选择锚杆钻机与钻具的重要根据。