全液压底板锚杆钻机的研制和试验

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1、2015年第40卷第1期能源技术与管理V0l_4oNo．1EnergyTechnologyandManagement109doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2015．O1．042全液压底板锚杆钻机的研制和试验张小强，魏群，石修灯(煤炭科学研究总院南京研究所，江苏南京210018)[摘要]煤矿采深的不断加大，导致底鼓现象越来越多。为满足底鼓治理中底板锚固施工的现实要求，研制了全液压底板锚杆钻机。钻机采用液压驱动，具备履带行走机构，钻进扭矩大。该钻机于淮北矿业集团下属某矿进行了工业性试验，通过试验发现，钻机具有机械化程度高、劳动强度低、

2、安全性高、劳动效率高等优点，实现了预定的设计目标。[关键词]深部巷道；底板锚固施工；全液压锚杆钻机[中图分类号]TD421．3[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2015)01-0109-03底盘行走部的后部设置有后撑机构，以维持钻进0引言过程中整机的稳定。随着煤矿开采深度的增大，地应力显著增大，钻进部是整机的核心功能部件，提供钻孔所巷道周围应力增高，导致巷道变形速度快、变形量需的扭矩和推进力，其结构如图2所示。大，底鼓严重H。同时，底板的稳定性显著影响两帮及顶板的变形和破坏，因此，控制底鼓是深部软岩巷道支护中的一项关键技术。在底鼓的治理中，底

3、板锚固是较为常用的方法[。针对该现状，研究一种适用于底板锚固施工的履带式液压锚杆钻机，以提高底鼓治理工作效率。油缸1结构组成及工作原理根据实际工况要求，所研制的底板锚杆钻机主要垂直向下钻孔，且应该能在一定角度(10。)范围图2钻进部结构构成内调节；所钻孔主要为注浆锚杆孔；液压驱动各执钻进部采用柱塞马达作为钻进马达，提供钻行部件动作；具备独立的履带行走机构便于移位。根进所需的旋转扭矩。翻转油缸用于调节钻架在竖据功能设计要求，设计整机的结构构成如图1所示。直平面内的摆动，以实现与地面成一定角度的钻孔。钻孔前，撑顶油缸接顶，防止由于钻进的反作用力导致的钻架及整机

4、摆动。调整油缸带动钻架上下运动，使得钻架可靠接地。推进油缸提供钻进时的推进力。滑移油缸可以带动整个钻架在水平方向移动，用以实现钻孔位置的小范围内调整。电气控制系统主要由电磁起动器、隔爆电机、隔爆控制按钮、急停按钮、矿用隔爆电铃等组成。井下动力电接入电磁起动器，电磁起动器再与电图1底板锚杆钻机结构构成机以及其它元件连接。电机起动前，通过声光电铃由图l可知，底盘行走部位于整机的下部，不发出声光信号，警示周围人员。通过隔爆控制按钮仅提供整机的行走功能，也是其它部分的安装基控制电机的起停，设备运行过程中发生紧急情况础。机架主体为碳钢焊接结构，强度高。液压马达时通过

5、急停按钮断电。减速机带动履带的驱动轮，实现整机的移位功能。电机带动排量为50／10的双联齿轮泵为液压2015年2月110张小强，等全液压底板锚杆钻机的研制和试验Feb．。2015系统供油，5O泵为行走及钻进马达提供压力油，人3根钻杆才可达到所需深度。以201l一12—22钻10泵为各油缸提供压力油。设置有旁路分流调速2．5m深孔为例，该班7h共计钻孔24个。各孔的回路，用以控制钻进马达的转速。除推进油缸外，钻进时间、设备移位选位的耗时隋况如图4所示。其余油缸设置有液压锁，防止不供油时由于负载一t导致的油缸动作。所设计的底板锚杆钻机主要技『＼一钻进用时j^+

6、辅助用时～术参数如表1所示。、表1底板锚杆钻机主要技术参数^ji；项目参数料√r、一一'～一^额定转速，(r／rain)、r额定扭矩／N·m∞钻孔直径／mm额定工作压力／MPa爬坡能力，(。)渤一一装机功率／kW外形尺寸／ram重量／kg2试验情况步骤用时／s第1根钻进472011年9月，底板锚杆钻机成套设备开始在第2根接人60第2根钻进54淮北矿业集团下属某矿进行工业性试验。巷道施第3根接入54工层位岩性以砂岩为主，局部为泥岩和粉砂岩，所第3根钻进69钻孔为底板注浆用孔。总拆卸l082．1钻孔的工艺流程通过表2分析可知，第1根钻进所占总用时每班工作前，按

7、照要求对设备进行检查，保证比例约为12％，第2根钻进比例约为14％，第3各机构无变形、破坏，各液压油管、结构连接牢固。根则达到18％的比例。单孔钻进时，其钻孔工艺流程如图3所示。可见，随着钻深的增加，单根钻杆推进所耗费的时间也在增加。其原因是一般随着钻深的增加，所遇到的岩石较硬，或在第3根时可能遇到粘泥导致。综合起来，单孔3根钻杆钻进所用时问占的总比重为44％，辅助时间占比为56％。2。3与其它底板钻孔设备的对比情况该矿原有的底板钻孔设备主要有风锤和气动架柱式钻机，现以深度为2ITI的钻孔为例，与全液压底板锚杆钻机进行比较，结果如表3所示。表3各类型钻机比

8、较情况图3钻孔工艺流程2．2钻孔效率情况试验钻孔共分两个阶段，第一