單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用

1.研究背景與意義

根據(jù)調(diào)查分析報告，肥田煤礦為極復雜地質(zhì)類型。目前肥田煤礦按照礦井的開拓部署、煤層賦存條件和頂?shù)装迩闆r，結(jié)合開拓系統(tǒng)大巷布置方式及層位關系，將珠藏向斜南翼的+1050m 水平大巷層位、布置層位均布置在7號煤層底板標五層位（標五為硅質(zhì)灰?guī)r，灰色，厚層狀，中夾薄層蒙脫石），標高分為 +1050m. 0

單軌液壓錨桿鉆車作為一種新型的煤礦井下支護設備，憑借其獨特的設計與先進的技術優(yōu)勢，為硬巖條件下的支護難題提供了有效的解決方案，能夠顯著提升支護的綜合效率與安全性。

2.設備選型適配

2.1依據(jù)地質(zhì)條件選型

針對肥田煤礦硬巖特性，支護設備選用了CMMD5-35煤礦用單軌液壓錨桿鉆車。該鉆車在動力系統(tǒng)方面配備了大功率液壓馬達，動力遠超普通鉆車，能夠為鉆頭提供強勁且穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)動力，可有效克服硬巖的高阻力，確保鉆孔作業(yè)順利進行。

2.2與其他設備協(xié)同考量

在肥田煤礦的井下作業(yè)現(xiàn)場，單軌液壓錨桿鉆車與掘進機、膠帶輸送機及自移式機尾裝置等設備構(gòu)成了一個緊密協(xié)作的有機整體。單軌液壓錨桿鉆車沿著預先安設好的懸軌快速前行至工作面迎頭，利用自身攜帶的支護平臺對頂板進行臨時支護[]，防止頂板因長時間空頂而引發(fā)的垮落事故，最大程度縮短了空頂時間，保障了施工安全。

3.單軌液壓錨桿鉆車的工作流程解析

在肥田煤礦的實際掘進作業(yè)中，單軌液壓錨桿鉆車與掘進機緊密配合，形成了一套高效協(xié)同的工作流程和“截割-支護”時空協(xié)同，優(yōu)化作業(yè)循環(huán)時間。首先，掘進機行駛到掘進工作面迎頭進行掘進作業(yè)，此時單軌液壓錨桿鉆車后退至掘進機的后部，不占用額外的巷道空間，避免了傳統(tǒng)設備頻繁“錯車”帶來的時間浪費與安全隱患。當掘進機完成一次截割循環(huán)作業(yè)后，按照既定流程后退，為單軌液壓錨桿鉆車騰出作業(yè)空間。隨后，操作人員迅速啟動單軌液壓錨桿鉆車，鉆車依靠其驅(qū)動單元提供的動力，沿著懸軌快速行走至迎頭最前端指定位置。到達指定位置后，鉆車的龍門支腿發(fā)揮作用，各支腿組件通過液壓油缸伸展，支腿底部的靴座牢固地支撐在巷道底板上，同時，伸縮梁根據(jù)巷道斷面尺寸靈活調(diào)整伸出長度，確保為鉆車提供穩(wěn)定可靠的支撐，防止在后續(xù)作業(yè)過程中出現(xiàn)晃動或位移。

緊接著，利用錨網(wǎng)、鋼帶以及單軌液壓錨桿鉆車的支護平臺進行臨時支護作業(yè)。支護平臺在液壓油缸的精確控制下，根據(jù)巷道頂板的實際起伏狀況靈活轉(zhuǎn)動、升降，調(diào)整至最佳支護角度，快速貼近頂板，實現(xiàn)對頂板的及時有效防護，最大程度減少空頂時間，降低頂板垮落風險。在臨時支護完成后，操作人員操控單軌液壓錨桿鉆車進入錨桿錨索支護作業(yè)環(huán)節(jié)。根據(jù)巷道的支護設計要求，通過工作平臺的精確升降以及錨桿機單元的靈活轉(zhuǎn)動、平移，將錨桿機調(diào)整至合適位置，依次完成錨桿孔的鉆進、清孔、錨桿安裝以及錨固劑注入等一系列工序。得益于錨桿機單元的高效設計，單軌液壓錨桿鉆車在一次停機的狀況下，能夠連續(xù)完成多排錨桿錨索的支護作業(yè)，大大提高了支護效率。

當一個完整的掘進支護循環(huán)中的支護作業(yè)全部完成后，單軌液壓錨桿鉆車收起支腿，沿懸軌后退到掘進機后部，等待下一個掘進循環(huán)開始。如此循環(huán)往復，單軌液壓錨桿鉆車與掘進機緊密配合，實現(xiàn)了掘進與支護作業(yè)的高效銜接，顯著提高了肥田煤礦硬巖巷道的掘進效率與支護質(zhì)量。

4.應用效果評估

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用顯著提高了掘進效率[2]。在肥田煤礦1050東翼運輸大巷掘進工作面未使用單軌液壓錨桿鉆車時，月進尺僅約90米，且工人勞動強度較大，支護效率難以滿足礦井生產(chǎn)需求，同時傳統(tǒng)的支護方式未能徹底解決臨時支護空頂作業(yè)的問題。

4.1支護效率提升

引入單軌液壓錨桿鉆車后，其與掘進機緊密配合，實現(xiàn)了掘進與支護的快速銜接作業(yè)。當掘進機完成一個截割循環(huán)后退時，鉆車迅速沿懸軌前行至迎頭，利用支護平臺快速展開臨時支護，5分鐘內(nèi)即可完成初露頂板防護，大幅縮短空頂時間。隨后，錨桿鉆機單元高效作業(yè)，節(jié)省了支護時間[3]，以每根錨桿鉆孔時間約6分鐘的速度，一次停機可連續(xù)完成3至4排的錨桿錨索支護，支護人數(shù)由原來的4至5人減到2至3人，相較傳統(tǒng)方式效率提升近 50‰ 該工作面月進尺提高至201米以上，有效保障了礦井的接續(xù)生產(chǎn)，充分展現(xiàn)了單軌液壓錨桿鉆車在硬巖條件下的支護效率。

4.2支護質(zhì)量強化

單軌液壓錨桿鉆車的應用顯著提升了支護質(zhì)量。在錨桿錨索安裝精度方面，傳統(tǒng)人工操作受限于井下復雜環(huán)境與工人技術水平差異，錨桿安裝角度偏差常達 ±15^° 以上，錨索錨固力也難以穩(wěn)定達到設計要求，導致支護結(jié)構(gòu)受力不均，影響巷道長期穩(wěn)定性。而單軌液壓錨桿鉆車憑借精準的液壓控制系統(tǒng)與自動化錨桿安裝機構(gòu)，將錨桿安裝角度偏差嚴格控制在 ±5^° 以內(nèi)，錨索錨固力合格率提升至 95% 以上，確保每根錨桿錨索都能精準、有效地發(fā)揮支護作用，使巷道圍巖受力均勻，極大增強了支護結(jié)構(gòu)的可靠性。

從支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來看，面對肥田煤礦硬巖復雜的應力環(huán)境，原支護方式常出現(xiàn)頂板下沉、兩幫收斂過大等問題。單軌液壓錨桿鉆車通過優(yōu)化臨時支護流程，利用支護平臺迅速、穩(wěn)固地撐起頂板，結(jié)合高效的錨桿錨索永久支護，構(gòu)建起多層次、高強度的支護體系。在肥田煤礦11采區(qū)1050東翼運輸大巷掘進工作面，頂板最大下沉量由原來的150mm 以上降低至 30mm 以內(nèi)，兩幫收斂量控制在 20mm 左右，有效抑制了圍巖變形，為巷道提供了持久穩(wěn)定的支撐，保障了安全生產(chǎn)。

此外，通過對圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析得知，在單軌液壓錨桿鉆車應用區(qū)域，巷道圍巖變形速率在掘進初期明顯減緩，且變形趨于穩(wěn)定的時間大幅縮短。這表明鉆車的及時、高質(zhì)量支護能夠快速平衡圍巖應力，阻止圍巖進一步劣化，為后續(xù)噴漿作業(yè)創(chuàng)造了安全可靠的巷道條件，有力提升了肥田煤礦的整體支護水平。

4.3經(jīng)濟效益分析

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用帶來了顯著的經(jīng)濟效益。從設備購置成本來看，雖然單軌液壓錨桿鉆車的初期采購價格相對較高，但考慮到其綜合性能與長期效益，該投資具有較高的性價比。其液壓系統(tǒng)可靠性強，密封件等易損件更換周期較長，維修保養(yǎng)成本較傳統(tǒng)設備顯著降低。

對比傳統(tǒng)的支護工藝，單軌液壓錨桿鉆車大幅縮短了每個支護循環(huán)的時間，提高了月進尺。以1050東翼運輸大巷為例，傳統(tǒng)工藝月進尺90米，采用鉆車后月進尺提升至201米以上，每月提升進尺達111米以上，掘進單價按照20000元/米計算，每月可增加效益222萬元以上。此外，鉆車的高效支護有效減少了巷道頂板事故風險，降低了因事故導致的停工、停產(chǎn)損失以及巷道返修成本。綜合設備購置、運行維護成本以及增產(chǎn)效益，單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用將為礦井創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，有力推動礦井的高質(zhì)量發(fā)展。

4.4安全效益凸顯

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用帶來了顯著的安全效益。單軌液壓錨桿鉆車通過優(yōu)化作業(yè)流程，大幅減少了礦工在危險區(qū)域的暴露時間。單軌液壓錨桿鉆車設置了可移動、伸縮式的超前臨時支護機構(gòu)，操作人員在永久支護下作業(yè)，降低了事故風險。

此外，單軌液壓錨桿鉆車的高精度支護能力確保了巷道圍巖的穩(wěn)定性，有效減少了因支護質(zhì)量不佳引發(fā)的巷道變形、垮塌等事故隱患[4]。從長期的安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，肥田煤礦在應用單軌液壓錨桿鉆車后，無頂板工傷事故發(fā)生，安全生產(chǎn)周期明顯延長，為礦工創(chuàng)造了更加安全的作業(yè)環(huán)境，保障了礦井的可持續(xù)發(fā)展，充分體現(xiàn)了單軌液壓錨桿鉆車在提升煤礦井下作業(yè)安全性方面的突出優(yōu)勢。

5.結(jié)束語

本研究針對肥田煤礦硬巖條件下的支護難題，深入探究了單軌液壓錨桿鉆車的應用實踐。通過對鉆車結(jié)構(gòu)與工作原理的剖析，明確其具備適應復雜地質(zhì)條件的設計優(yōu)勢，各關鍵部件協(xié)同作業(yè)，為高效支護提供了有力支撐。在肥田煤礦的實際應用中，依據(jù)地質(zhì)特征合理選型，并與其他設備緊密協(xié)同，有效解決了硬巖鉆進支護困難、支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題，取得了顯著的應用效果，掘進效率大幅提升，支護質(zhì)量顯著加強，同時帶來了可觀的經(jīng)濟效益與安全效益。

單軌液壓錨桿鉆車將持續(xù)向著智能化、高效化、可靠化方向發(fā)展，為煤礦的安全、高效生產(chǎn)注入強大動力。單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦硬巖條件下的高效應用，對于提高該煤礦的掘進效率、保障安全生產(chǎn)、降低勞動強度[5以及推動煤礦行業(yè)的技術進步具有重要的現(xiàn)實意義。能

參考文獻：

[1]李曉鵬。CMM2-15液壓錨桿鉆車在巷道掘進中的應用[J].煤，2017，v.26;No.213（05）.

[2]韋同芳、李勝軍、葡永龍。CMM2-25型礦用液壓錨桿鉆車在煤礦巷道施工中的應用[J].能源技術與管理，2021，v.46;No.198（02）.

[3]李博強。CMM2-20型煤礦用液壓錨桿鉆車在突出煤層順槽巷道掘進中的適應性分析[J].機械管理開發(fā)，2020，v.35;No.206（06）.

[4]臧歡歡。CMM2-15型錨桿鉆車掘錨交叉綜掘工藝的應用[J].同煤科技，2018，No.159（01）.

[5]周。CMM2-15型液壓錨桿鉆車在西銘礦的應用[J].機械工程與自動化，2021，No.229（6）：199-201.作者單位：畢節(jié)中城能源有限責任公司