雙巷掘進工作面四臂錨桿鉆車的設計與應用

李 峰

（西山煤電建筑工程集團有限公司礦建分公司，山西 太原 030000）

引言

伴隨著中國高效率、集約化礦井的建立，連續(xù)采煤機在雙巷掘進工作面取得了廣泛應用。雖然巷道的掘進速度在大幅度上升，但是存在錨桿支護效率低問題，阻礙了掘進成巷速度[1]。針對該問題，一種四臂錨桿鉆車在煤礦中得到廣泛應用。該設備是一種連續(xù)采煤機之后配套的支護設備，它的工作原理是當雙巷掘進工作時，配合連續(xù)采煤機，共同完成巷道頂錨桿支護的作業(yè)。四臂錨桿鉆車在煤礦行業(yè)中的廣泛使用，為煤礦企業(yè)發(fā)展、提高掘進效率、提升工作面安全性有很大意義。

1 四臂錨桿鉆車整體結構

該設備是由三部分組成，分別是機、電、液。該設備的前端是由一字形并排的四個錨桿鉆機組成，之所以這樣設計，是可以在同一個時間內，使四根頂錨桿平行作業(yè)，這將會大大提升錨桿支護速度。另一方面，垂直升降的工作平臺被整合進入設備，這就可以適用于多種錨桿鉆車支護范圍的多種巷道高度，進行常規(guī)的頂錨桿工作[2]。鉆車結構，見圖1。

圖1 四臂錨桿鉆車結構圖

1.1 錨鉆部及平移滑動箱體部

鉆車的核心組成部分是錨鉆部及平移滑動箱體部（見圖2）。根據圖2 可知，四臺錨桿鉆機垂直擺放，在作業(yè)中前后擺動油缸，平滑移動箱體部內的左右角度，可以更好地起到對巷道頂板錨桿支護的作用。通過前后、左右擺動，也可以精準地調整錨桿鉆機的角度。為滿足不同巷道寬度的支護要求，左側、右側滑動箱體可帶動外側兩個錨桿鉆機進行外側滑移。

圖2 錨鉆部及平移滑動箱體部結構圖

1.2 本體部及行走部

整車行走、承重整個設備的質量、布置液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、卷纜裝置主要是依靠本體部和行走部。左行走部、右行走部主要依靠螺栓連接本體部[3]（見圖3）。

圖3 連接部結構圖

1.3 工作平臺

為了方便操作人員在煤礦作業(yè)面進行支護作業(yè)，同時滿足不同巷道高度的頂板支護要求，可以調整錨鉆部及平滑移動箱體部的作業(yè)面高度。為確?，F場所有一線施工人員的安全，在工作平臺上方，必須設置有確保操作人員安全的頂棚。設備采用的是垂直升降的工作方式，具體的行為是依靠油缸升降來實現兩個平臺的上下運行，導向裝置是本體部導向柱及垛架，具體的工作平臺的升降高度極限可達到1 000 mm（見圖4）。

圖4 工作平臺結構圖

1.4 除塵系統(tǒng)

該系統(tǒng)為負壓、三級過濾的干式除塵系統(tǒng)。三級過濾過程中灰塵會經過旋流器、迷宮式積塵箱、過濾網三層進行逐級過濾。使用三級過濾極大地預防了煤礦作業(yè)過程中粉塵大量飛揚與擴散，有效地控制了粉塵給人體造成的傷害，很好地改善了煤礦作業(yè)過程中的環(huán)境。

1.5 卷纜裝置

該裝置為一次性卷纜，并充分采用全自動電纜卷放裝置，長度為180 m，并配置了大直徑卷纜滾筒。該裝置有排纜器、空纜保護裝置、滿纜保護裝置，方便長距離調車功能，確保在使用卷放過程中的安全性。

2 煤礦用四臂錨桿鉆車實際展現

四臂錨桿鉆車是煤礦井下實現錨桿支護機械化作業(yè)的主要設備。其設計初衷是用于連續(xù)采煤機雙巷掘進工作面的頂錨桿支護工作中，協(xié)同連續(xù)采煤機共同進行采掘工作，實現兩條巷道內的交替快速采掘作業(yè)。同時，該設備還可以同煤礦中巷道的六臂幫錨桿及頂錨索鉆車配合進行工作，實現巷道全斷面支護作業(yè)的快速完成。這將極大地減少人員的工作強度，降低生產成本，掘進的效率也能得到顯著提高。

在采掘工作中巷道工作面的支護過程中，該設備協(xié)同煤礦巷道中的六臂幫錨桿及頂錨索鉆車共同在旁側巷道內工作，有序完成支護工作的頂錨桿、幫錨桿和頂錨索等工序。一旦一次截煤循環(huán)作業(yè)在連續(xù)采煤機工作下結束，并且支護作業(yè)在兩臺錨桿鉆車協(xié)助下結束，這兩組設備將會進行巷道交換，隨后繼續(xù)進行各自的采掘工作和支護工作。

3 煤礦用四臂錨桿鉆車的工業(yè)應用

2018 年初，在陜西某煤礦使用四臂錨桿鉆車進行設備的試運行。該礦由于特殊的地質環(huán)境及其他因素，經常出現兩個巷道冒頂片幫問題，同時由于采掘空間的問題，使得連續(xù)采煤機每個循環(huán)最多進尺6 m。

煤礦用四臂錨桿鉆車被應用到該礦后穩(wěn)定運行，截至2019 年底共累計掘進巷道21 km。以上數據可以證明并體現出該設備的優(yōu)越性，極大地提高工作面支護工作效率。通過使用該設備，為煤礦開采作業(yè)減少了人工成本，提高了整體掘進效率，帶來了較好的經濟效益；該設備在機械化、自動化程度及較高的性能得到業(yè)界的認可，同時該設備降低了支護操作人員的工作強度，確保了安全性。

4 結語

四臂錨桿鉆車設備的的研制和成功使用，首先證明了其在雙巷掘進工作中對支護效率提升的巨大意義。其次該設備為煤炭開采領域提供了一種高效、安全、實用性高的煤礦巷道支護方式，是當今較為安全先進的巷道支護技術。最后煤礦用四臂錨桿鉆車的設計和使用緩解了開采比例失調和安全性等問題，為企業(yè)取得了良好的效益，同時為雙巷掘進的快速發(fā)展作出了應有的貢獻。