兩臂液壓錨桿鉆車在神東礦區(qū)的成功開發(fā)與應(yīng)用分析

　　　神東煤炭集團(tuán)經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展壯大，主要得益于神東各級管理層超前的管理理念和敢于大膽引進(jìn)國際最先進(jìn)的煤礦裝備并能夠進(jìn)行積極的消化吸收，現(xiàn)已成為最具有國際競爭力的大型煤炭企業(yè)，錨桿鉆車的引進(jìn)是推動神東煤炭公司快速發(fā)展的必不可少的設(shè)備，公司先后引進(jìn)了費(fèi)爾奇（FLETCHER-CHDDR-2）、朗艾道（LONG-AIRDOX）的兩臂錨桿鉆車、澳大利亞約翰芬雷（JOHNFINLAY）的四臂錨桿鉆車（ARO-40-RELMB-WT）以及經(jīng)過神東公司與太原煤科院通過對引進(jìn)國外機(jī)型的消化吸收、取長補(bǔ)短和進(jìn)行吸收后再創(chuàng)新的研發(fā)模式與2004年研制出來首臺CMM25-4四臂錨桿鉆車。以上機(jī)型主要配套與短臂連續(xù)采煤機(jī)，僅在神東公司圍巖條件好、巷道斷面大的短壁開采與多巷道掘進(jìn)中，取得了良好的應(yīng)用效果，具有支護(hù)效率高、除塵效果好、操作簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，在井下生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。在巷道圍巖條件較差或單巷掘進(jìn)時，設(shè)備的換位將占用大量時間，掘進(jìn)進(jìn)尺將大大降低，無法發(fā)揮其優(yōu)點。隨著神東煤炭集團(tuán)各礦井的不斷開采，煤炭的開采條件向廣度、深度、難度不斷延伸。2009年神東公司首次引進(jìn)了三一重裝的EBZ260和太原煤科總院的EBH-315和EBZ-220綜掘機(jī)主要用于在神東公司各礦井進(jìn)行全巖巷和半煤巖巷以及條件較為惡劣的無法使用連采設(shè)備施工的工程，由于綜掘機(jī)施工的巷道條件多為單巷施工，無法配套使用引進(jìn)的國外的兩臂錨桿鉆車和四壁錨桿鉆車，只能使用最為原始的單臂液壓鉆機(jī)進(jìn)行支護(hù)，嚴(yán)重影響了巷道的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，開發(fā)一種能夠配套適應(yīng)綜掘機(jī)進(jìn)行快速支護(hù)的鉆車是解決綜掘機(jī)機(jī)快速安全施工的必然之選。
　　兩臂液壓錨桿鉆車是神東煤炭集團(tuán)公司2010年根據(jù)當(dāng)時公司的發(fā)展戰(zhàn)略實現(xiàn)“四化五型”大神東、大專業(yè)化的發(fā)展要求，全面提升掘進(jìn)裝備水平，達(dá)到減人提效，實現(xiàn)安全快速專業(yè)化掘進(jìn)的需要，神東煤炭集團(tuán)公司于國內(nèi)專業(yè)化錨桿鉆車廠家共同開發(fā)和研制的，適用于神東礦區(qū)的一套國內(nèi)首創(chuàng)、國際領(lǐng)先的能徹底改變綜掘機(jī)單巷掘進(jìn)時無機(jī)械化支護(hù)的專用支護(hù)設(shè)備，該鉆車與綜掘機(jī)配套使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對掘進(jìn)巷道頂板、側(cè)幫錨桿及錨索支護(hù)的機(jī)械化作業(yè)，是目前國內(nèi)使用綜掘機(jī)掘進(jìn)巷道的一種最為理想的支護(hù)設(shè)備，大大提高了支護(hù)速度、支護(hù)質(zhì)量、降低了工人的勞動強(qiáng)度，達(dá)到了降本增效的目的，經(jīng)過近一年的試用和不斷完善，兩臂錨桿鉆車已經(jīng)成為我中心綜掘隊不可或缺的裝備，全面替代了以前的單體液壓鉆機(jī)和手持式煤電鉆打眼支護(hù)，兩臂錨桿鉆車的開發(fā)和應(yīng)用推動了我公司機(jī)械化裝備水平進(jìn)一步的提升，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
　　1 錨桿鉆車的主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點與工作原理
　　1.1 主要參數(shù)
　?。?）外形尺寸：長*寬*高=5600mm*1300mm*2020mm
　　（2）適應(yīng)巷道斷面：23m2
　?。?）最高支護(hù)高度：4200mm
　?。?）裝機(jī)功率：45KW
　?。?）機(jī)重：約16T
　　1.2 結(jié)構(gòu)特點及工作原理
　　（1）錨桿鉆車由行走機(jī)構(gòu)、機(jī)體部、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、前部支撐機(jī)構(gòu)、鉆臂機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等七大部分組成。
　?。?）整機(jī)所有動作機(jī)構(gòu)全部采用液壓系統(tǒng)控制，整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、布置緊湊，各部件質(zhì)量可靠，井下維修與保養(yǎng)方便，操作簡單。
　?。?）鉆車設(shè)有兩套鉆孔的鉆臂及推進(jìn)裝置均采用液壓系統(tǒng)控制，且兩鉆臂及推進(jìn)機(jī)構(gòu)可以獨立或同時工作。
　?。?）兩臺鉆孔推進(jìn)機(jī)構(gòu)可自由旋轉(zhuǎn)不同位置和角度，獨立進(jìn)行頂幫錨桿錨索、迎頭炮眼及探測孔的施工作業(yè)。
　?。?）設(shè)有可升降的前部臨時支撐機(jī)構(gòu)裝置，對預(yù)支護(hù)空頂區(qū)域能夠進(jìn)行可靠的超前支護(hù)，有效的保證了支護(hù)人員安全，同時臨時支護(hù)裝置能夠?qū)㈨敳款A(yù)支護(hù)網(wǎng)片一起撐起，保證了頂部網(wǎng)片掛設(shè)質(zhì)量，降低了勞動強(qiáng)度，提高了支護(hù)速度。
　?。?）設(shè)有可升降的支護(hù)工作平臺，可以使兩鉆臂整體隨平臺上下升降，以滿足不同巷道高度的施工要求。
　?。?）同時還設(shè)有可左右轉(zhuǎn)動和翻動的作業(yè)人員工作踏板，滿足不同巷道寬度的施工要求，并方便作業(yè)人員操作。
　　2 錨桿鉆車與綜掘機(jī)配套使用時的工藝工序說明
　　首先，綜掘機(jī)在工作面迎頭進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時，錨桿鉆車?？吭诰C掘機(jī)后方的側(cè)幫處（約15米以外的距離）。見圖1：
　　然后，在綜掘機(jī)完成一次掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)后，綜掘機(jī)后退（距離工作迎頭15米以外）并盡量貼幫停放。錨桿鉆車從綜掘機(jī)的一側(cè)行駛到預(yù)支護(hù)區(qū)域進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)。見圖2：
　　最后，當(dāng)錨桿鉆車完成所有錨桿、錨索支護(hù)作業(yè)后，鉆車收回各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，退至綜掘機(jī)后方?？?，再次啟動綜掘機(jī)前行至工作面迎頭，進(jìn)行下一循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)。
　　3 錨桿鉆車支護(hù)與傳統(tǒng)支護(hù)方式優(yōu)缺點分析
　　3.1 施工安全系數(shù)得到大幅提升
　　（1）錨桿鉆車設(shè)置了可移動、伸縮式的超前臨時支護(hù)機(jī)構(gòu)，支護(hù)人員始終站在有臨時防護(hù)措施的頂板下工作；消除了支護(hù)人員在空頂下的作業(yè)的情況，大大的提高了作業(yè)人員的安全性；
　?。?）臨時支護(hù)機(jī)構(gòu)還具備托舉網(wǎng)片的功能，在神東礦區(qū)所有巷道支護(hù)時全部設(shè)有頂網(wǎng)，在未使用錨桿機(jī)時操作人員需站在空頂下用手臨時托起網(wǎng)片，由于錨桿鉆車的超前支護(hù)裝置，在撐起支護(hù)裝置前操作人員可以將網(wǎng)片放置在臨時支撐頂梁上方，網(wǎng)片隨頂梁一起頂?shù)巾敯迳希苊饬巳斯ね信e網(wǎng)片帶來的安全隱患，有效降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。 　　3.2 減人提效降低勞動強(qiáng)度方面效果明顯
　?。?）錨桿鉆車只需配備一名主司機(jī)、兩名支護(hù)作業(yè)人員就可以完成全部作業(yè)（包括：頂錨桿、幫錨桿、錨索、探頂?shù)酌旱纳疃取⒌装宓牡劐^以及超前探放水等作業(yè)）；以往的作業(yè)方式是使用單體液壓鉆機(jī)支護(hù)頂板，煤電鉆支護(hù)兩幫，至少需要配備10名支護(hù)作業(yè)人員，配備2臺單體液壓鉆機(jī)及2臺煤電鉆同時進(jìn)行作業(yè)，支護(hù)速度慢，用人多、工人的勞動強(qiáng)度大。
　?。?）錨桿鉆車上同時設(shè)置了可升降的工作平臺，可根據(jù)巷道的實際高度自由調(diào)整作業(yè)的位置，替代了以往使用腳手架搭建工作平臺或站在綜掘機(jī)上進(jìn)行作業(yè)的方式。
　?。?）鉆車上還配置了兩套可靈活變位的鉆臂操作機(jī)構(gòu)，僅需要通過操縱液壓手柄就能實現(xiàn)全方位、多角度的作業(yè)，徹底取代了以往作業(yè)中操作工人需多人抬扛單體液壓鉆機(jī)和頻繁移動液壓泵站的情況，大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度。
　　3.3 鉆車功能全面操作靈活可靠
　?。?）錨桿鉆車將多種鉆孔作業(yè)及支護(hù)作業(yè)的集成在一起，簡化了工作面支護(hù)設(shè)備的配置數(shù)量，全面取代了單體液壓鉆機(jī)和手持式煤電鉆等作業(yè)方式。
　?。?）可以在同一平面的任意角度內(nèi)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，特別能適應(yīng)在復(fù)雜巷道條件下的支護(hù)作業(yè)，可實現(xiàn)距離底板最低位置幫錨桿支護(hù)高度200mm，且錨桿與幫垂直（傳統(tǒng)作業(yè)在800mm左右），最頂部幫錨桿距頂板的距離可實現(xiàn)150mm（傳統(tǒng)作業(yè)在500mm左右）；使用傳統(tǒng)的施工方式支護(hù)完的最上部和最下部幫錨桿是傾斜的存在一定的角度不能保證垂直，整體支護(hù)質(zhì)量較差，不能完全保證達(dá)到設(shè)計參數(shù)。
　　3.4 大幅提高了工作效率和支護(hù)質(zhì)量
　?。?）采用錨桿鉆車進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時，完成單根錨桿支護(hù)作業(yè)的時間（以每根錨桿的長度為2.2M計算，包括：鉆孔、安裝樹脂、安裝錨桿、攪拌及鎖緊等環(huán)節(jié)）約2-3分鐘，使用單體液壓鉆機(jī)打一根錨桿的時間約為7-10分鐘，支護(hù)一根錨桿的時間能節(jié)約出約5-7分鐘時間；完成單根錨索作業(yè)的時間（以每根錨索的長度為8M計算）約為12-15分鐘，使用單體液壓鉆機(jī)打一根錨索的時間約為30-40分鐘，支護(hù)一根錨索的時間能節(jié)約出約18-25分鐘時間，支護(hù)效率得到了大幅提升，為生產(chǎn)創(chuàng)造了更多的時間，掘進(jìn)進(jìn)尺也得到了大幅提高，例如我中心綜掘三隊在施工半煤巖巷時在未使用錨桿鉆車前每月掘進(jìn)進(jìn)尺約為150米左右，配備錨桿鉆車后月進(jìn)尺提高到300米左右，在施工全煤巷時掘進(jìn)進(jìn)尺由原來的月最高240米提升到550米左右，全巖巷由100米提升至200米左右，掘進(jìn)效率和支護(hù)質(zhì)量均得到了大幅提升，同時也增加了工人的收入。
　?。?）在使用單體液壓鉆機(jī)支護(hù)時由于是手持鉆機(jī)扭矩過大會對操作工的手臂造成傷害，扭矩過小無法滿足操作規(guī)程中對錨桿預(yù)緊力的要求，需人工進(jìn)行二次緊固；使用錨桿鉆車后其鉆臂機(jī)構(gòu)可提供250N.M的扭矩，徹底取消了人工二次緊固的環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率及支護(hù)質(zhì)量同時也避免了對操作工人的傷害。
　　3.5 作業(yè)環(huán)境得到了大幅改善
　?。?）錨桿鉆車進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時，可實現(xiàn)對支護(hù)作業(yè)中空頂?shù)念A(yù)支護(hù)，操作人員在有臨時支護(hù)的頂板下進(jìn)行作業(yè)，保障了作業(yè)人員的人身安全。
　?。?）在使用單體液壓鉆機(jī)支護(hù)作業(yè)時（特別是在進(jìn)行頂錨桿、錨索作業(yè)時），操作人員直接站在鉆孔的正下方進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，煤泥水會直接流在操作人員身上，即使操作人員身披雨衣，用膠帶扎住袖口和領(lǐng)口，操作人員的工作服仍然會被淋濕濕透，對工人的身體損壞極大；自使用錨桿鉆車進(jìn)行支護(hù)作業(yè)后完全避免了淋水對工人身體的傷害，操作人員始終站在有永久支護(hù)的頂板下，站立位在距鉆孔部位2米以外的位置進(jìn)行操作，鉆孔水全部流在底板上，操作人員避免了長期淋水對身體的傷害，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境得到明顯改善。
　　3.6 目前存在的不足之處及防范措施
　　由于此錨桿鉆車配套綜掘機(jī)使用，受巷道條件和綜掘機(jī)的影響，必然造成此錨桿鉆車機(jī)身較窄，重心較高，結(jié)構(gòu)緊湊操作人員工作空間較小等缺陷，根據(jù)存在的不足之處為了避免在鉆車行走、檢修或支護(hù)過程中造成人身傷害及設(shè)備損壞等事故需制定具有針對性的安全技術(shù)措施。
　?。?）人員上崗前必須經(jīng)過培訓(xùn)并能完全熟悉掌握所使用設(shè)備的性能、結(jié)構(gòu)和本安全技術(shù)措施。
　?。?）掘進(jìn)過程中必須嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，嚴(yán)禁出現(xiàn)巷道大坡度起伏、淤泥深坑、左右高差過大等工程質(zhì)量問題，錨桿機(jī)行走區(qū)域內(nèi)浮煤必須清理干凈防止導(dǎo)致的錨桿機(jī)左右傾斜發(fā)生側(cè)翻事故。
　?。?）當(dāng)?shù)装宀黄交蚋∶何辞謇砀蓛粲锌赡軐?dǎo)致錨桿機(jī)前后起伏、左右傾斜時應(yīng)立即停止并墊平后方可行走。
　?。?）在支護(hù)或行走過程中，錨桿機(jī)兩側(cè)嚴(yán)禁站人（包括緊固錨桿和清理浮煤等），并在錨桿機(jī)后部懸掛“設(shè)備正在運(yùn)行，周圍嚴(yán)禁站人”的醒目警示。
　?。?）錨桿機(jī)起動前司機(jī)要查看鉆車各機(jī)構(gòu)的擺放位置是否安全、各種操作閥組是否在零位，油箱中油液的質(zhì)量和液位高度是否正常等。
　?。?）錨桿機(jī)在運(yùn)行時如發(fā)生故障或運(yùn)行狀態(tài)異常時，應(yīng)立即按下就近的緊急停車按鈕進(jìn)行停車；進(jìn)行檢查，維修、維護(hù)時應(yīng)在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，并將啟動器隔離手柄打到“停止”位置并閉鎖，防止有人誤啟動錨桿機(jī)造成事故。
　　（7）錨桿機(jī)液壓系統(tǒng)較為復(fù)雜且壓力較高，操作人員應(yīng)熟悉液壓系統(tǒng)。使用時，回轉(zhuǎn)、推進(jìn)、鉆臂、行走機(jī)構(gòu)以及其它輔助機(jī)構(gòu)的工作壓力不得超過液壓系統(tǒng)的規(guī)定值，并不得隨意調(diào)整出廠設(shè)定值。為防止意外傷人事故，拆裝任何液壓件（或油管）時，均應(yīng)在油泵停機(jī)并對液壓元件卸壓后進(jìn)行。
　?。?）錨桿機(jī)的整體布置較為緊湊，各機(jī)構(gòu)動作較為靈活，操作不當(dāng)易發(fā)生擠傷事故，為有效避免事故發(fā)生，并在左右擺動油缸和大臂升降油缸四根油缸活塞桿端部分別設(shè)置不小于80MM的限位墊。
　?。?）錨桿機(jī)在行走前，應(yīng)將鉆臂機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)全部收攏到產(chǎn)品規(guī)定的最小運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)周圍無影響錨桿機(jī)運(yùn)行的器械、物件或井下設(shè)施，不會傷害機(jī)外有關(guān)作業(yè)人員，并在開機(jī)前由司機(jī)發(fā)出“呼叫”信息并按下司機(jī)座位旁的聲光組合電鈴的按鈕，以防止意外事故發(fā)生。
　?。?0）錨桿機(jī)在支護(hù)作業(yè)時，必須首先保證臨時支護(hù)裝置支護(hù)到位，并要隨時注意觀測頂板及圍巖狀況，防止頂板突然局部冒落或碎石下落、片幫等砸傷操作人員。
　?。?1）支護(hù)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)必須實現(xiàn)互鎖，并對閉鎖裝置上鎖（即支護(hù)時必須將駕駛室操作臺上的液壓互鎖閥按下，并將左右行走操作閥進(jìn)行機(jī)械閉鎖，防止發(fā)生誤動作）
　?。?2）在正常支護(hù)時如需前后移動設(shè)備時，必須首先降下臨時支護(hù)裝置，將工作平臺降到最低位置，支護(hù)人員撤離錨桿機(jī)后方可移動。
　　（13）錨桿機(jī)在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時，要注意使推進(jìn)力適當(dāng)，嚴(yán)禁使鉆桿彎曲狀態(tài)下工作，防止鉆桿突然斷裂或更換鉆桿操作不當(dāng)造成鉆桿從鉆孔中脫出而砸傷操作人員。本鉆機(jī)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩較大，進(jìn)行鉆進(jìn)錨桿錨索孔時，不得手扶釬桿，要嚴(yán)防操作不當(dāng)絞傷工作人員。
　　結(jié)語
　　通過近兩年的使用和不斷改進(jìn)，兩臂錨桿鉆機(jī)的整體設(shè)計合理，各部件總體運(yùn)行可靠，自動化程度高，大大減輕了工人勞動強(qiáng)度，改善了工人作業(yè)環(huán)境，完全可以替代現(xiàn)在大多數(shù)煤礦仍在使用的單臂錨桿鉆機(jī)，同時此鉆車也可在用于連采隊幫錨桿、錨索的支護(hù)以及炮掘隊炮眼的施工和支護(hù)等。兩臂錨桿鉆車的成功開發(fā)和應(yīng)用為神東礦區(qū)的高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)發(fā)揮了巨大的作用，成為目前綜掘隊巷道支護(hù)中最為理想的設(shè)備。只要我們能夠從實際出發(fā)，致力于提高煤礦的技術(shù)裝備水平，以降低工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率為出發(fā)點和落腳點，從現(xiàn)場中發(fā)現(xiàn)問題解決問題，開發(fā)出更多符合實際需求的實用性設(shè)備，全面提高裝備水平，是擺在我們煤礦管理人員和技術(shù)人員亟待研究和解決的課題。