關(guān)于氣動(dòng)與液壓錨桿鉆機(jī)的特性分析與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用選擇

摘要：本文通過對(duì)氣動(dòng)與液壓錨桿鉆機(jī)的特性分析、理論數(shù)據(jù)對(duì)比、工況分析對(duì)比及實(shí)踐數(shù)據(jù)對(duì)，為煤礦巷道支護(hù)錨桿鉆機(jī)機(jī)具現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用選擇提供了依據(jù)。

引言

氣動(dòng)與液壓錨桿鉆機(jī)桿鉆機(jī)作為巷道支護(hù)的兩種主要鉆孔機(jī)具，錨桿鉆機(jī)的正確合理選擇，關(guān)系到巷道支護(hù)效率的有效提高，是煤礦巷道掘進(jìn)速度提高的關(guān)鍵。

1.2 液壓錨桿鉆機(jī)

液壓錨桿鉆機(jī)以不可壓縮的高壓油為動(dòng)力，體積小，功率大，能量轉(zhuǎn)化效率高。但重量大，維護(hù)維修要求高。由于液壓油是不可壓縮的液體，使得液壓錨桿鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性較硬。2.錨桿鉆機(jī)鉆錨桿孔時(shí)的影響因素

3.工況分析

在軟巖（一般巖石硬度小于f6）鉆進(jìn)中，鉆進(jìn)阻力不大，推進(jìn)力也不需要很大。這時(shí)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)發(fā)揮了氣體彈性大的優(yōu)勢(shì)，在提供足夠的轉(zhuǎn)矩和支腿推力下，可以實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)速及較快的推進(jìn)速度，鉆孔效率高，并且回落時(shí)，支腿中的壓縮空氣直接排到大氣中，可以實(shí)現(xiàn)支腿的快速回落（5s）。使整個(gè)鉆孔過程速度快。液壓錨桿鉆機(jī)則不然，由于使用不可壓縮的高壓油為動(dòng)力介質(zhì)，并且一般為定量系統(tǒng)，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩不超過錨桿鉆機(jī)供油的設(shè)定壓力，馬達(dá)就會(huì)以一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，支腿也只能以供油量按照恒定的速度推進(jìn)（11s）和回落（14s）。這時(shí)液壓錨桿鉆機(jī)沒有任何速度上的優(yōu)勢(shì)。

在硬巖（一般巖石硬度大于f8）鉆進(jìn)中，由于氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的支腿推力小，鉆頭的吃刀量會(huì)很小，這時(shí)鉆機(jī)的轉(zhuǎn)矩負(fù)載會(huì)很小，馬達(dá)會(huì)高速旋轉(zhuǎn)，大量消耗壓縮空氣。這時(shí)不但鉆進(jìn)速度慢，而且對(duì)鉆頭的磨損嚴(yán)重，極易消耗鉆頭（有經(jīng)驗(yàn)的操作者此時(shí)會(huì)把供給馬達(dá)的風(fēng)量減少，以便更多的風(fēng)量提供到支腿中，提高支腿內(nèi)的氣壓，進(jìn)而提高支腿推力。否則大量的壓縮空氣就會(huì)通過馬達(dá)損失掉，致使供風(fēng)壓力降低，導(dǎo)致支腿的推力更不足）；液壓錨桿鉆機(jī)則不然，由于液壓錨桿鉆機(jī)的推進(jìn)力較大，此時(shí)，鉆頭的吃刀量會(huì)比氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)好得多，在加上液壓錨桿鉆機(jī)恒定的轉(zhuǎn)速特性，此時(shí)鉆進(jìn)速度要比氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)快得多。當(dāng)然前提條件是鉆進(jìn)阻力沒有超過液壓錨桿鉆機(jī)的設(shè)定值。

對(duì)于有抱鉆傾向的地址條件，一般巖石或煤層會(huì)很軟，此時(shí)不需要多大的推進(jìn)力，而需要高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的鉆機(jī)，并且宜使用麻花鉆。因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)的麻花鉆可以將向內(nèi)塌陷的孔壁刮削掉，并快速排屑，避免孔壁向內(nèi)塌陷抱鉆。

鉆孔越深時(shí)，由于鉆桿直線度低、鉆屑不易排出，造成鉆桿與孔壁的摩擦力增大，致使轉(zhuǎn)矩負(fù)載增大，要求錨桿鉆機(jī)要有足夠的轉(zhuǎn)矩。

從動(dòng)力供給分析，一般有現(xiàn)成的壓風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，宜選用氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，否則宜選用液壓錨桿鉆機(jī)。當(dāng)然，也可用移動(dòng)空壓力配氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，不過由于井下空氣質(zhì)量不好以及空壓力散熱問題，容易導(dǎo)致空壓機(jī)故障，維修不便，成本高。

5.結(jié)論

通過氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)和液壓錨桿鉆機(jī)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)數(shù)據(jù)與煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和工廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出同扭矩氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)與液壓錨桿鉆機(jī)在同地質(zhì)條件下，巖石硬度f≤6時(shí)，氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，在巖石硬度f3時(shí)，氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)速度是液壓錨桿鉆機(jī)的3.5倍，因此選擇氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆孔較適宜。巖石硬度f≥6時(shí)，液壓錨桿鉆機(jī)的效率較氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)開始凸現(xiàn)，在巖石硬度f10時(shí)，液壓錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)速度是氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的10倍，因此選擇液壓錨桿鉆機(jī)鉆孔較適宜的結(jié)論。

6.參考文獻(xiàn)

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[2] 何滿潮，袁和生等.中國(guó)煤礦錨桿支護(hù)理論與實(shí)踐[M].科技出版社，2004

7.作者簡(jiǎn)介

范要輝（1981-），男，漢，河北省石家莊市，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向?yàn)殄^桿鉆機(jī)技術(shù)和錨桿支護(hù)技術(shù)。