七臂智能錨桿鉆車的設(shè)計

柳振軍 祝海濤 梁吉軍

【摘 要】本文重點介紹煤礦井下錨桿支護(hù)現(xiàn)狀，七臂智能錨桿鉆車的結(jié)構(gòu)、特點以及推廣應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)狀；錨桿鉆車；結(jié)構(gòu)；特點；價值

1 引言

國家煤礦安全監(jiān)察局公告（2019年第1號），《煤礦機(jī)器人重點研發(fā)目錄》中明確了井下掘進(jìn)巷道支護(hù)機(jī)器人和鉆錨機(jī)器人的研發(fā)方向，井下支護(hù)及鉆錨機(jī)械化、智能化、無人化是今后發(fā)展趨勢，特別是人工成本的增加、煤礦安全的要求等因素，對智能化、機(jī)械化錨桿鉆孔支護(hù)的要求也越來越高；如何減少安全隱患、無人值守或少人值守，是煤礦急需解決的技術(shù)難題。

2 煤礦井下支護(hù)現(xiàn)狀

自上世紀(jì)八十年代開始，先進(jìn)的錨桿錨索支護(hù)技術(shù)在我國的煤礦巷道掘進(jìn)中得到了廣泛應(yīng)用，目前，我國大中型煤礦錨桿錨索支護(hù)作業(yè)方式大多依靠人工使用手持式單體錨桿機(jī)和煤電鉆，用人多，效率低，勞動強度大，安全性差。

現(xiàn)有錨桿鉆車上的錨桿鉆機(jī)布置為單排或兩排，為了布置較多的錨桿鉆機(jī)，不得不增加鉆車的車身寬度，這樣不僅不利于鉆機(jī)的操作，也降低了鉆車對巷道的適應(yīng)性，運輸是個很大的問題。

要提高支護(hù)效率就要增加鉆臂數(shù)量，目前還沒有與綜掘機(jī)配套的多臂（兩臂以上）錨桿鉆車，現(xiàn)有的四臂錨桿鉆車機(jī)身寬（3.5 米），重量大（35-52噸），對底板破壞嚴(yán)重；主要用于打頂部錨桿，無法打地幫錨桿，功能范圍小；由于履帶車高，機(jī)械臂無法打兩側(cè)幫底部的兩排錨桿孔。

現(xiàn)有的履帶車在掘進(jìn)巷道凸凹不平的地面行走困難，特別是爬坡困難。

最近幾年掘錨一體機(jī)已經(jīng)在各大煤礦應(yīng)用，效率顯著提高，存在的主要不足：掘進(jìn)機(jī)體型龐大，空間狹窄，特別是在掘進(jìn)機(jī)上再安裝錨桿機(jī)械臂后，空間更小，由于仍然人工換鉆桿、安裝錨固劑、安裝錨桿，在狹窄的空間內(nèi)攀爬工作，存在很大的安全隱患；因為工作空間狹窄，工作效率低；目前常用的工藝方法是，在掘進(jìn)迎頭將頂部錨桿支護(hù)好，兩側(cè)幫的錨桿上部上排支護(hù)好，地幫錨桿和兩側(cè)幫底部的兩排錨桿留在掘進(jìn)機(jī)后面，在二運皮帶機(jī)下面采用人工打孔支護(hù)。另外在寬度5000mm的巷道內(nèi)，頂幫一般打7個錨桿孔，在大型掘錨一體機(jī)兩側(cè)安裝的機(jī)械臂，一般只能打6個錨桿孔，中間的1個機(jī)械臂夠不到，也只能留到后面人工打錨桿孔。

目前打地幫錨桿孔全部是人工，一方面鉆桿鉆孔時，排粉塵比較困難，很容易夾鉆頭、燒鉆頭，特別是軟巖，遇到水結(jié)晶的地質(zhì)條件，不允許用水排粉塵，只能用風(fēng)，效果更差；另一方面鉆桿一般是有兩根鉆桿接在一起的，退鉆桿時，鉆桿容易漏到孔內(nèi)，目前打地幫錨桿孔是一個技術(shù)難題。

3 七臂智能錨桿鉆車的設(shè)計

3.1七臂智能錨桿鉆車的結(jié)構(gòu)

七臂智能鉆車結(jié)構(gòu)包括鉆機(jī)、鉆臂Ⅰ、自帶回轉(zhuǎn)器鉆臂Ⅱ、液壓系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、側(cè)幫鉆臂、頂板鉆臂、操作手柄、遙控器；鉆機(jī)分別安裝在鉆機(jī)安裝座及回轉(zhuǎn)器鉆臂Ⅱ上；鉆臂Ⅰ數(shù)量2件，對稱安裝在行走機(jī)構(gòu)的中部上面；回轉(zhuǎn)器鉆臂Ⅱ數(shù)量2件，安裝在行走機(jī)構(gòu)底盤的后端；鉆臂Ⅰ為伸縮缸，通過距離調(diào)節(jié)，實現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)兩側(cè)的地幫孔的鉆錨；鉆機(jī)包括鉆桿、液壓夾持器、液壓夾持回轉(zhuǎn)器、滑道座、傳動裝置；側(cè)幫鉆臂包括帶導(dǎo)向套的伸縮缸、螺旋式擺動缸、機(jī)械臂、回轉(zhuǎn)器、鉆機(jī)安裝座；頂板鉆臂包括鉆臂底座、螺旋式擺動Ⅰ、機(jī)械臂Ⅰ、螺旋式擺動缸Ⅱ、機(jī)械臂Ⅱ、鉆機(jī)安裝座。

3.2七臂智能錨桿鉆車的特點

3.2.1鉆機(jī)安裝在鉆機(jī)安裝座上，通過回轉(zhuǎn)器0704靈活轉(zhuǎn)動，鉆機(jī)空中實現(xiàn)角度調(diào)節(jié)，側(cè)幫鉆臂通過帶導(dǎo)向套的伸縮缸的伸縮，實現(xiàn)兩側(cè)幫最下面兩排孔的鉆錨。

3.2.2通過螺旋式擺動Ⅰ與螺旋式擺動缸Ⅱ的擺動，實現(xiàn)鉆機(jī)在空中位置及角度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)頂板孔的鉆錨。

3.2.3鉆臂Ⅰ02為伸縮缸，通過距離調(diào)節(jié)，實現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)05兩側(cè)的地幫孔的鉆錨。

3.2.4采用深孔鉆井設(shè)備的技術(shù)原理，對鉆機(jī)部分創(chuàng)新設(shè)計，國內(nèi)首創(chuàng)，長度僅為1300mm，回轉(zhuǎn)半徑小，節(jié)省了操作空間，重量僅為125kg，重量輕，工作扭矩小，轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)緊湊且強度高；鉆桿從液壓夾持回轉(zhuǎn)器的后端安裝進(jìn)入，通過液壓夾持回轉(zhuǎn)器自動進(jìn)給，實現(xiàn)打孔，打孔完畢，自動退回，下次重復(fù)循環(huán)，特別實用于長鉆桿，不用接鉆桿，特別適用于打地幫錨桿孔，長鉆桿不會掉到孔內(nèi)，提高了工作效率；另外對于空間高度受限的場合，也可以接鉆桿，退回時，通過液壓夾持器夾住前端的鉆桿，防止打頂幫時鉆桿下落砸到人，存在安全隱患，也防止打地幫時鉆桿下落進(jìn)孔內(nèi)。

3.2.5行走機(jī)構(gòu)包括履帶車、底盤、液壓馬達(dá)等，其中履帶車前后端底部設(shè)有30度傾斜角，便于爬坡，特別適合井下掘進(jìn)巷道地面環(huán)境。

3.2.7控制系統(tǒng)同時與遙控器聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控操作，通過光纜，實現(xiàn)地面遙控，實現(xiàn)無人值守或少人值守，減少安全隱患。

4 七臂智能錨桿鉆車的推廣應(yīng)用價值

七臂智能錨桿鉆車，實現(xiàn)了地幫四個孔、側(cè)幫兩個孔、頂幫一個孔同時工作，工作效率高；鉆機(jī)部分特殊設(shè)計即小又輕，轉(zhuǎn)動靈活，效率高；符合國家政策，符合國家煤礦安全的要求，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王紅敏，探討煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展，能源與節(jié)能，2013年第12期48～49，54共3頁。

[2]馬廣俊，郭朋星，煤巷錨桿支護(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀及設(shè)計方法，山東煤炭科技，2010年第3期41，43共2頁。

[3]王威，CMM4-25型錨桿鉆車的研制，煤礦機(jī)電，2018年第1期34～36共3頁。

作者簡介：

柳振軍（1991-11-08），男，山東濟(jì)南人，2010年畢業(yè)于山東科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)，工程師，現(xiàn)在山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司技術(shù)開發(fā)中心從事選煤、選礦工藝系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計。

（作者單位：山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司）