二種巷道錨固施工裝置的分析比較

常立旗

摘 要：巷道開拓中礦井成巷速度和掘進機的開機效率均同掘支相關。巷道支護功能的提高主要有車載式和機載式兩種途徑，本文將對機載式和錨桿車載兩種途徑進行分析，以期探討巷道錨固施工的最佳途徑。

關鍵詞：巷道錨固；機載式；錨桿車載式；掘進機

在我國煤礦開采中，井工開采是其主要形式，井下巷道的大量開掘是井工開采的重要途徑。相關資料顯示我國國有煤礦每年掘進8000多km長的巷道，其中每層開掘巷道占八層，因此，巷道的錨固施工對生產及安全具有重要意義。當前，我國煤礦開采巷道多是煤巷，以此來縮短井建時間和提高掘進速度。為提高巷道斷面利用率和掘進速度，巷道采用了矩形斷面的形狀。同時，巷道布置也呈現多巷發展方向，其所處的地質環境也更加復雜。上述情況給巷道錨固提出了更高的要求，也增加了巷道錨固的難度。通常情況下，利用掘進機逐段推進，而后再人工使用液壓錨桿鉆機進行鉆孔和錨桿的安裝。但這種錨固施工存在效率不高、錨桿角度及行距難保證及勞動量等問題。這種錨桿支護方式增加了巷道支護同截煤間的矛盾，進而影響了掘進機的效率。本文擬對錨桿鉆車掘進機載兩種錨固形式進行探索，以選出較為有效的錨固形式。

1 兩種錨固施工的方法

1.1 機載式錨固施工方式

機載式錨固施工是將掘進機作為行走平臺，利用龍門架將錨桿鉆機安裝在掘進機上。掘進機停止作業后，利用導軌和液壓油缸將錨桿鉆機和龍門架推進巷道來完成打眼及安裝錨桿等工作。

1.2 錨桿鉆車式施工方式

錨桿鉆車式錨固施工主要是利用其多功能錨桿的鉆架來實現，這種結構較為復雜，主要是有調角裝置、展臂機構和伸縮鉆機等組成。其中，展臂裝置由鉆臂、固定框架及鏈接油缸等部分組成。油缸對固定框架及鉆臂進行連接，利用油缸運動來推動固定框架內的鉆臂滑移，進而使兩鉆架間的距離得以調整，實現錨桿支護對各種間距的需要。斜撐油缸和旋轉油缸共同構成調角裝置，利用旋轉油缸來推動鉆機向左右偏轉適當的角度，進而滿足巷道頂角中鉆進錨桿的需要。鉆機前后角度的調整依靠斜撐油缸的作用，以此來滿足巷道頂板的不平狀態。

2 兩種錨固施工方法的比較分析

掘進機的機載式鉆機同錨桿車載多功能鉆機較為相似，但其作業本質卻存在顯著的差異。在應用范圍上，錨桿車載鉆機主要用于巷道頂部及兩側的打孔和支護，用于巷道的全斷面錨固施工，而掘進機的機載式支護錨固施工則只能用于巷道的頂部打孔支護施工。

在應用技術方面，錨桿鉆車支護中兩鉆架的最小間距可以適應全斷面巷道支護的要求，且其選定是在大量調研的基礎上進行的，而不是常規性選擇。此外，展臂裝置也可以隨時調整間距，各種巷道的支護要求都能利用展臂調整間距，尤其是巷道支護密度高時，更能滿足其距離及施工要求。可以說錨桿鉆車錨固具有較強的適應性。而掘進機機載式錨固支護中的兩鉆架間距是按照掘進機機身進行設計，但因掘進機的機身寬，兩鉆架間距也相應會大，這會造成中間有較長的留空距離，因此，掘進機車載式錨固方式對于支護密度不高及錨桿安裝間距大的巷道具有較好的應用價值，而對于支護密度高的巷道則無法使用，也可以說掘進機車載式巷道錨固施工具有一定的局限性。因為在實際煤礦開采過程中，采煤設備尺寸及功率都較大，也要求巷道的斷面要大，斷面應呈矩形且掘進高度應高于4.5m，寬度高于8.5m，作業面積掘進面都非常大。然而這種巷道的支護的難度也較大。巷道的高度難以采用掘進機機載錨固，錨桿支護必須對頂板破壞及變形進行有效控制，以確保頂板穩定。這種巷道支護必須實行錨桿鉆架施工方能達到巷道要求。

在錨桿鉆車式錨固施工中，鉆架不僅能夠上下移動，而且箱體上還預留有外部上下垂直的變幅裝置，這種變幅裝置能夠顯著提升錨桿鉆機的適應性。同時，調整鉆架前后的距離可以直接利用鉆車的行走來實現，非常自如靈活。而掘進機的機載式錨固施工中，錨桿機箱上裝置了支撐臂2個以收放鉆機，因掘進機具有較高的機身，因此錨桿機工作的高度非常高，箱體同鉆架間因缺乏變幅裝置，所以其只能利用支撐臂對高度進行上下調整，且調整的幅度非常有限。可見，對于低矮的巷道而言，機載式錨桿機是難以適應作業要求的。同時，在前后距離的變化中還要利用前后移動掘進機來實現，但因掘進機機身較大，顯得非常困難和笨拙。

錨桿車載式鉆機同掘進機機載式在旋轉方式上也存在顯著差異。錨桿機利用旋轉油缸進行橫向旋轉，這樣能夠使錨桿機的機構布局顯得較為簡單和緊湊，并且旋轉的角度能顧實現全方位的圓周式旋轉，這樣能夠對巷道兩側及上下進行打孔施工，尤其是巷道底部的打孔支護。而掘進機機載式錨桿機的選擇則是利用普通的油缸來實現，鑒于油缸行程及安裝位置的限制，其旋轉角度也一定的限制，只能對巷道進行前后的錨固施工，對于側壁錨固則難以有效實現。

除上述技術差異外，車載式鉆機和掘進機機載式在操作上還存在一定差異。車載式鉆架上有操縱閥接口，操縱人員能夠對其直接進行操作作業，工作效率較高。而機載式錨桿則無操作空間，給錨桿和鉆桿的安裝帶來一定難度，是操作非常不便，效率也相對較低。

錨桿鉆車式和掘進機機載式是錨桿支護中常用的兩種機械化作業方式。機械化支護作業不僅能夠降低勞動強度，還能提高支護作業的效率，進一步解決了巷道支付同截煤間的突出矛盾，進而提高了掘進機的工作效率。但是在實際操作中，掘進機機載式錨桿的施工也存在一定的局限性。而錨桿鉆機則在此方面顯示出獨特的優勢，不僅克服了掘進機機載式錨固施工的局限性，而且使作業效率進一步提高。可見，研制和設計同我國煤礦開采相適應的錨桿鉆機將成為我國煤礦安全生產的必然，但也存在一定的難點。為此，煤礦企業應不斷強化對其的研發和改進，根據煤礦開采巷道的實際選擇合適的錨桿鉆車進行錨固施工，并在研制上、操作系統上及施工工藝等方面不斷強化研發和改進，以進一步解決巷道支護與掘進間的矛盾。

參考文獻

[1]劉泉聲，雷廣峰，彭星新.深部裂隙巖體錨固機制研究進展與思考[J].巖石力學與工程學報，2016，（2）：312-332.

[2]祁玉寧.2種巷道錨固施工裝置的分析比較[J].煤礦機械，2013，34（1）：172-173.

（作者單位：河南省平頂山市中國平煤神馬集團十三礦）