Boltec235錨桿臺(tái)車(chē)的應(yīng)用與故障淺析

龐明海

（五礦礦業(yè)（邯鄲）礦山工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

北洺河鐵礦巖石較軟，錨桿支護(hù)量較大，人工支護(hù)無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。因此，2012年引進(jìn)了Boltec235錨桿臺(tái)車(chē)。Boltec235錨桿臺(tái)車(chē)具有性能優(yōu)越、效率高、鉆孔速度快、工作靈活以及安全系數(shù)高等特點(diǎn)。由于公司地下開(kāi)掘的延伸，地壓的增加造成巖層穩(wěn)定性變差，錨桿支護(hù)需求增加。2012年6月引用Boltec235錨桿臺(tái)車(chē)，半年試用結(jié)果表明，施工效果相當(dāng)成功。2013年逐步取消7655鉆機(jī)的施工方式，2013年8月開(kāi)始全部采用錨桿臺(tái)車(chē)施工，2014年3月開(kāi)始采用臺(tái)車(chē)施工網(wǎng)片，后半年已經(jīng)全部采用錨桿臺(tái)車(chē)施工錨桿和網(wǎng)片。

1 設(shè)備運(yùn)行效果

為了盡快實(shí)現(xiàn)錨桿臺(tái)車(chē)的應(yīng)用推廣，確保設(shè)備效率最大化（確保每班作業(yè)及確保圍巖較差區(qū)域能操作設(shè)備作業(yè)），培養(yǎng)人員熟練操作和維護(hù)，車(chē)間安排白班進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)后再生產(chǎn)，中夜班進(jìn)行正常生產(chǎn)，錨桿臺(tái)車(chē)在施工時(shí)暫定施工巷道頂部錨桿，經(jīng)過(guò)半年的運(yùn)行，操作人員逐漸熟練，正常臺(tái)效為：45根/班，最高時(shí)為55根/班，錨桿臺(tái)車(chē)施工部位增加至巷道起拱以上區(qū)域，解決了人工7655風(fēng)鉆在起拱以上區(qū)域施工錨桿較難操作的問(wèn)題。

通過(guò)運(yùn)行和7655風(fēng)鉆相比，人們發(fā)現(xiàn)，錨桿臺(tái)車(chē)存在臺(tái)效高、作業(yè)符合標(biāo)準(zhǔn)、勞動(dòng)強(qiáng)度低以及施工人員少的優(yōu)點(diǎn)，唯一的缺點(diǎn)就是生產(chǎn)成本較高，臺(tái)車(chē)和風(fēng)鉆作業(yè)情況對(duì)比如表1所示。

表1 臺(tái)車(chē)和風(fēng)鉆作業(yè)情況對(duì)比

2 設(shè)備性能

Boltec235錨桿臺(tái)車(chē)屬于鉸接式膠輪設(shè)備，移動(dòng)比較靈活，行走由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，錨桿作業(yè)由A10V變量泵提供液壓動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)Cop1132鑿巖機(jī)鉆孔，Cop1025鑿巖機(jī)注錨桿。自帶錨桿庫(kù)，每次可以安裝10根錨桿，自動(dòng)裝錨桿定位準(zhǔn)確，省去人工上錨桿的時(shí)間，使人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)作業(yè)地點(diǎn)，操作人員只要在安全駕駛室內(nèi)操作設(shè)備即可。錨桿注完后收回大臂，錨桿庫(kù)安裝錨桿進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)，可以始終保證人員不進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。

可以通過(guò)更換錨桿鑿巖機(jī)進(jìn)行施工開(kāi)縫錨桿、水脹錨桿、機(jī)械錨桿、砂漿錨桿等多種錨桿，可以根據(jù)巖層性質(zhì)和支護(hù)等級(jí)選擇適合的支護(hù)形式，如圖1所示。

圖1 錨桿鑿巖機(jī)種類(lèi)

大臂可以自由伸縮1.6 m，旋轉(zhuǎn)360°，因此單循環(huán)1.6 m巷道內(nèi)所有部位均可以進(jìn)行施工錨桿作業(yè)，如圖2所示。相對(duì)于7655鑿巖機(jī)，作業(yè)效率大大提高。

圖2 工作機(jī)構(gòu)工作范圍

A10V變量泵為液壓系統(tǒng)提供22 MPa系統(tǒng)主壓力，通過(guò)各分配閥和減壓閥分別為各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供工作所需壓力。通過(guò)高壓油管傳到Cop1132鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖鉆孔作業(yè)，鉆孔完畢后通過(guò)工作部換位機(jī)構(gòu)把Cop1132鑿巖機(jī)移到副工作位，把Cop1025鑿巖機(jī)移到工作位進(jìn)行注錨桿作業(yè)，完畢后再把Cop1132和Cop1025鑿巖機(jī)復(fù)位進(jìn)行下一作業(yè)循環(huán)。

3 工作效率

表2 錨桿作業(yè)工序循環(huán)時(shí)間

由表2可以看出，每根錨桿作業(yè)時(shí)間為3.8～4.8 min，生產(chǎn)效率為15.7～12.5根/h，根據(jù)巖層的軟硬，作業(yè)效率也會(huì)有所波動(dòng)。因此，要根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)針對(duì)不同巖層硬度合理調(diào)整沖擊和推進(jìn)壓力，以達(dá)到高效作業(yè)的目的。

截至2017年底，錨桿臺(tái)車(chē)共施工錨桿16.63萬(wàn)根，網(wǎng)片3 636片，詳情如表3所示。

表3 錨桿作業(yè)量統(tǒng)計(jì)

4 錨桿臺(tái)車(chē)在使用中的常見(jiàn)問(wèn)題及優(yōu)、缺點(diǎn)

4.1 常見(jiàn)問(wèn)題

錨桿臺(tái)車(chē)在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：抓網(wǎng)器的功能不太靈活，操作過(guò)程中，需要有人協(xié)助抓網(wǎng)器才能完成其工作，并且抓網(wǎng)器過(guò)于笨重，影響車(chē)輛轉(zhuǎn)彎的靈活性；鉆孔與錨桿中心錯(cuò)位，注錨桿影響效率；鑿巖機(jī)油管鋼絲繩護(hù)纜極易變形，且無(wú)法修復(fù)；鑿巖機(jī)支架及托板壽命短，嚴(yán)重影響滑片等磨損件的使用壽命；鑿巖機(jī)推進(jìn)鏈條易斷，無(wú)防護(hù)措施；錨桿機(jī)械手擋片易擠裂，無(wú)法實(shí)現(xiàn)右側(cè)自動(dòng)安裝錨桿，并且機(jī)械手底座極易磨損，機(jī)械手橡膠卡瓦極易脫落；空壓機(jī)壽命較短，且輸入軸處易漏油。

4.2 錨桿臺(tái)車(chē)優(yōu)點(diǎn)

安全性能高，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度降低；錨桿網(wǎng)片施工效率高；液壓系統(tǒng)故障易判斷。

4.3 錨桿臺(tái)車(chē)缺點(diǎn)

推進(jìn)系統(tǒng)易損件使用壽命較短；鑿巖機(jī)換位系統(tǒng)支架與托板備件價(jià)格較高，使用壽命太短，而且磨損后無(wú)法修復(fù)，造成錨桿施工成本增加；設(shè)備國(guó)內(nèi)保有量少，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)核心部件缺貨，一旦損壞造成設(shè)備停機(jī)時(shí)間太長(zhǎng)；備件價(jià)格整體偏高。

5 液壓系統(tǒng)故障診斷與排除

設(shè)備工作過(guò)程中，液壓系統(tǒng)故障較多，工作壓力下降，并不一定是因?yàn)楸贸霈F(xiàn)故障。鉆機(jī)、閥和液壓缸的故障也會(huì)引起壓力下降，應(yīng)通過(guò)科學(xué)手段結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)去分析判斷，通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)各個(gè)元件的測(cè)試，找出系統(tǒng)壓力偏低的部位，核實(shí)導(dǎo)致此故障的原因。

5.1 內(nèi)泄故障與排除

液壓元件的內(nèi)泄是造成泄壓的主要原因之一，工作過(guò)程中可能由于液壓油的高溫，經(jīng)不起磨損，內(nèi)部彈簧的疲勞導(dǎo)致液壓元件泄壓，此類(lèi)故障較好判斷，也較好處理。通過(guò)液壓系統(tǒng)各個(gè)測(cè)壓點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)壓力檢測(cè)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求核實(shí)，存在偏差較大的必存在泄壓故障，找到泄壓原件更換掉故障即可排除。

5.2 溢流孔堵塞與排除

此類(lèi)故障和上述故障相反，是由于液壓油中的雜物對(duì)截面積較小的節(jié)流孔造成堵塞，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)紊亂。因?yàn)楣?jié)流孔都在先導(dǎo)油路中，并非堵塞比造成壓力增加，如果堵塞減壓閥控制的先導(dǎo)油路會(huì)造成系統(tǒng)壓力降低或升高，如果堵塞控制閥的溢流孔會(huì)導(dǎo)致控制閥失靈，動(dòng)作無(wú)法停止或進(jìn)行。因此，排除此類(lèi)故障比較復(fù)雜，需要把整個(gè)液壓系統(tǒng)全部梳理，根據(jù)故障出現(xiàn)的不良現(xiàn)象進(jìn)行局部目標(biāo)的鎖定，然后拆解液壓元件進(jìn)行檢查，排除故障。切忌盲目拆解，以免安裝不當(dāng)造成其他故障，導(dǎo)致維修難度增加。

5.3 液壓泵故障與排除

液壓泵故障排除更為復(fù)雜，檢測(cè)主要有以下3種方法。

5.3.1 逐項(xiàng)排除檢測(cè)法

首先，將通往臂定位系統(tǒng)的油口堵死，此時(shí)壓力仍升不起來(lái)，則將通低沖閥的管路堵死，如果壓力還升不起來(lái)，則將沖擊油管接到別的較好系統(tǒng)上，此時(shí)壓力依舊，則說(shuō)明泵可能有問(wèn)題。

5.3.2 使用臺(tái)車(chē)修理間檢測(cè)裝置檢測(cè)

這一裝置既可測(cè)鉆機(jī)的壓力和流量參數(shù)，也可測(cè)泵的參數(shù)（有許多人以為它只能測(cè)鉆機(jī)），但測(cè)泵時(shí)要加工管接頭以便與泵的油管相接，切記在測(cè)試之前將液壓泵的調(diào)壓手柄旋松，開(kāi)機(jī)后旋緊使壓力逐漸上升，因?yàn)椴贿@樣做很可能在開(kāi)機(jī)時(shí)將儀器內(nèi)安全閥的保險(xiǎn)片沖破。

5.3.3 在試驗(yàn)臺(tái)上檢測(cè)

這一測(cè)試方法精度高，對(duì)被修泵來(lái)說(shuō)可以提供較為準(zhǔn)確的判斷。

6 液壓系統(tǒng)典型故障形成的原因和危害

錨桿臺(tái)車(chē)進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)液壓控制閥都處在封閉壓力油的工作狀態(tài)，且工作壓力一般都在18～23 MPa，在高壓工作狀態(tài)下泄漏是不可避免的，外泄可以用肉眼直觀地看到，容易發(fā)現(xiàn)和處理，相對(duì)內(nèi)泄就不易發(fā)現(xiàn)和察覺(jué)，內(nèi)泄的故障不但不易被查找，而且會(huì)造成液壓系統(tǒng)功率損失。液壓系統(tǒng)的功率損失一方面會(huì)造成能量上的損失，使系統(tǒng)的總效率下降，另一方面損失大部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚鹩蜏厣摺Ｈ缓?，液壓油通過(guò)冷卻器利用循環(huán)水對(duì)其進(jìn)行降溫，如圖3所示，液壓油通過(guò)冷卻器示意圖中剪頭的方向一進(jìn)一出，生產(chǎn)水從冷卻器的另兩個(gè)口進(jìn)出，通過(guò)導(dǎo)熱效果好的銅管利用溫度較低的生產(chǎn)水對(duì)溫度較高的液壓油進(jìn)行降溫。

如果液壓油溫度高于65℃，圖3中60號(hào)溫控溢流閥就會(huì)打開(kāi)，此時(shí)無(wú)論主機(jī)是否工作，生產(chǎn)水都會(huì)從進(jìn)水口流入，通過(guò)液壓油冷卻器由62號(hào)閥和60號(hào)閥溢流出去，從而達(dá)到對(duì)液壓油降溫的效果。62號(hào)閥的作用是保證水路系統(tǒng)中至少有0.5 MPa的壓力，以備生產(chǎn)時(shí)水泵用水，避免水從60號(hào)閥全部溢出影響生產(chǎn)。

圖3 液壓油冷卻器工作原理

實(shí)際使用過(guò)程中，由于長(zhǎng)期使用導(dǎo)致靈敏度降低，60號(hào)溫控閥經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)60號(hào)閥進(jìn)行替換，拆除后安裝一個(gè)DN15的球閥，開(kāi)度控制在40%～55%，設(shè)備工作時(shí)溢流水常打開(kāi)，既能保證生產(chǎn)用水的需求又能起到冷卻器降溫的效果。如果液壓油溫度超過(guò)65℃，每升高9℃，油液的使用壽命將縮短一半。

其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致：工作油液黏度下降，泵的泄漏增加；液壓系統(tǒng)及元件的密封性能降低，甚至失效，使泄漏增加；液壓閥件的閥芯、閥體之間因熱膨脹而出現(xiàn)閥芯卡死現(xiàn)象，不能工作；油液潤(rùn)滑性能降低，液壓元件的磨損加快，加速了元件的磨損失效，縮短了元件的使用壽命；油液汽化、蒸發(fā)，容易使液壓元件中產(chǎn)生氣穴、穴蝕；液壓膠管內(nèi)壁脫落，容易堵塞濾油器、水冷卻器和液壓閥內(nèi)的小孔，使液壓系統(tǒng)不能正常工作；縮短液壓系統(tǒng)設(shè)備的大修和報(bào)廢期。

7 錨桿臺(tái)車(chē)的單耗、臺(tái)效及主要備件消耗情況

表4 錨桿消耗對(duì)比

自2014年起，錨桿臺(tái)車(chē)已完全投入使用，通過(guò)表4對(duì)比可以得出，2015年比2014年錨桿單耗每根增加20.87元，增加24.9%。通過(guò)2～3年的使用，設(shè)備故障及核心部件已出現(xiàn)修復(fù)，主要包括推進(jìn)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、換位系統(tǒng)。2015年，針對(duì)備件價(jià)格高、進(jìn)貨周期長(zhǎng)的缺陷，計(jì)劃對(duì)大臂及推進(jìn)系統(tǒng)和鑿巖機(jī)換位系統(tǒng)的備件進(jìn)行測(cè)繪加工，并且對(duì)現(xiàn)車(chē)易磨損部位加裝防護(hù)夾板，出現(xiàn)磨損時(shí)只更換夾板，避免整體更換的浪費(fèi)。備件國(guó)產(chǎn)化前提是加工廠必須具有相當(dāng)過(guò)硬的技術(shù)力量和生產(chǎn)能力。對(duì)于備件國(guó)產(chǎn)化存在的缺陷，目前沒(méi)有足夠的測(cè)繪工具和平臺(tái)，備件的真實(shí)數(shù)據(jù)無(wú)法控制在合理的偏差范圍之內(nèi)。通過(guò)3年的努力，錨桿單耗控制在89.32元/根，與以往相比雖有所偏高，但對(duì)于全部采用原廠件相比，單耗還是降低很多。

8 錨桿臺(tái)車(chē)的發(fā)展

錨桿臺(tái)車(chē)的應(yīng)用不僅可以改善支護(hù)效果、降低支護(hù)成本、加快成巷速度、減少輔助運(yùn)輸量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高巷道斷面利用率等，還可以提高操作者的人身安全、降低勞動(dòng)強(qiáng)度與改善作業(yè)條件等。

隨著礦山井巷、隧道等地下工程錨桿支護(hù)作業(yè)的普及與發(fā)展，引進(jìn)先進(jìn)性的自動(dòng)化設(shè)備是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)外各大礦山設(shè)備公司都相繼推出了功能全、自動(dòng)化程度高的臺(tái)車(chē)式錨桿鉆裝車(chē)，真正實(shí)現(xiàn)了錨桿支護(hù)施工的高度機(jī)械化、智能化，從而減輕了工人負(fù)擔(dān)，提高了工作效率和施工質(zhì)量。人們也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，趕上時(shí)代發(fā)展的步伐。