煤礦鉆進設備的主要技術(shù)問題分析

　　錨桿支護是有宜于加快井巷掘進速度、提高頂板支護效果、降低支護勞動強度和減少支護材料消耗的先進技術(shù)。錨桿孔鉆進是錨桿支護施工的重要環(huán)節(jié)，錨桿支護的發(fā)展需要大量錨桿孔鉆進設備作保證。分析其發(fā)展前途，有助于不斷促進錨桿孔鉆進設備的技術(shù)進步，使其適應錨桿支護技術(shù)的需要。
　　
　　一、錨桿孔鉆進設備主要技術(shù)問題
　　
　?。ㄒ唬╅_發(fā)的品種多，但性能適宜且可靠性好的產(chǎn)品不多
　　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3～4種產(chǎn)品，當前正式投入使用的僅占已開發(fā)產(chǎn)品總數(shù)的10%左右。目前錨桿鉆機技術(shù)發(fā)展狀況有以下基本特點：1、單體氣動回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機是錨桿鉆機產(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、機重、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。2、液壓錨桿鉆機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。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。4、已開發(fā)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(jīng)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(jié)構(gòu)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。6、回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機扭矩性能偏低，加上鉆頭耐磨性能的影響，尚不能滿足抗壓強度大于60MPa高磨蝕性巖石的錨桿孔鉆進。
　　
　?。ǘ┎煌愋湾^桿鉆機特性比較
　　從目前情況看，國產(chǎn)氣動錨桿鉆機已基本能代替進口產(chǎn)品；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；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，且與之配套的支腿都不是很理想，因此電動錨桿鉆機尚未正式在井下成批使用；鉆頭是回轉(zhuǎn)式錨桿孔鉆進設備的重要鉆具，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。
　　
　　二、鉆進設備的發(fā)展
　　
　　分析國內(nèi)外有關(guān)信息，總結(jié)經(jīng)驗教訓，注意煤礦錨桿孔鉆進設備發(fā)展的基本趨向，有利于使產(chǎn)品在市場競爭中不斷發(fā)展。
　　
　?。ㄒ唬鈩印⒁簤簡误w回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機是一個時期的主流
　　從目前技術(shù)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，如何解決壓縮空氣工作壓力不足的問題逐漸引起了人們的重視。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(shù)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(guān)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(shù)參數(shù)、高科技、新材料、先進工藝。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(shù)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。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(shù)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(shù)攻關(guān)”為基本特征。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。
　　
　?。ǘ┭芯垮^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(guān)鍵
　　回轉(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(shù)，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(shù)。國外曾試驗研究了高壓水細射流技術(shù)和小孔徑金剛石鉆進技術(shù)，但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(shù)，改進硬質(zhì)合金片的性能，同時，研究合理的鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)，仍是小直徑回轉(zhuǎn)式巖石鉆頭的主攻方向。
　　
　?。ㄈ└咝录夹g(shù)的發(fā)展，有宜于錨桿孔鉆進技術(shù)的變革
　　隨著知識經(jīng)濟的發(fā)展，錨桿鉆機及其配套鉆具預計在以下方面會引起產(chǎn)品的重大變化：1、結(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(shù)與鑿巖技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)，錨桿支護新類型、新材料的出現(xiàn)會對錨桿鉆機的結(jié)構(gòu)參數(shù)、技術(shù)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(shù)發(fā)展。同時，鑿巖技術(shù)的發(fā)展會促進錨桿孔鉆進設備的提高。不同鑿巖方式的研究以及通用鑿巖機具的研究成果，都將會及時地移植到錨桿孔鉆進設備的開發(fā)上來。4、錨桿孔鉆進設備是錨桿支護的關(guān)鍵設備，它影響著錨桿支護的質(zhì)量——錨桿孔的方位、深度、孔徑的準確性以及錨桿安裝質(zhì)量，又涉及操作者的人身安全、勞動強度與作業(yè)條件。錨桿孔鉆進設備的核心是高效與安全。發(fā)展煤礦錨桿孔鉆進設備以高效、安全為核心，就會有強勁的競爭力，這是產(chǎn)品具有發(fā)展前途的根本。
　　
　?。ㄗ髡邌挝唬弘p鴨山礦業(yè)集團東保衛(wèi)礦掘進區(qū)）