履帶式雙臂錨桿鉆車的研究與設計

◎王興文

由于煤礦、巷道施工的特殊性，所以會經常采取鉆爆法與機掘法，其中機掘法是最常用的一種方法，尤其是在履帶式雙臂錨桿鉆車研發出來之后，該機械設備立刻成為相關施工作業的首選裝備。履帶式雙臂錨桿鉆車，為全液壓驅動，控制方式可以分為手動、半自動和全自動，現在該設備已經得到廣泛的普及。

一、履帶式雙臂錨桿鉆車概述

1.履帶式雙臂錨桿鉆車。履帶式雙臂錨桿鉆車，已經是煤礦、巷道施工中的重要工具，不但改善了支護效果、降低支護成本，還能加快施工速度，從而提高施工的效率，另外該設備對巷道的斷面利用率非常高，所以在使用上有著明顯的優勢。目前錨桿鉆車有很多類型，一般會以錨桿鉆機的數量進行劃分，也就是單臂、多臂錨桿鉆車，多臂又分為雙臂和四臂等其中最常用的就是雙臂錨桿鉆車。該設備結構簡單，并且體積非常小，所以使用起來安全性更高，通過升降裝置與鉆臂變位機構配合動作，可以進行巷道內不同高度不同角度錨桿、錨索打孔的施工作業。

2.履帶式雙臂錨桿鉆車設計原則。為了能夠滿足各環境的施工作業，履帶式雙臂錨桿鉆車在設計上要遵守很多原則，這樣才能進行錨桿、支護作業，并且要針對施工現場做綜合性的考慮。首先是結構布局必須要緊湊，這是為了能夠在狹小的地形內進行施工，而且在兩臺設備交叉作業時，也能更靈活的調整，避免相互之間無法錯車的問題出現。臨時支護裝置，能夠有效保證相關人員的安全。

二、履帶式雙臂錨桿鉆車使用優勢

1.施工安全系數得到提高。任何機械設備在使用過程中，安全性永遠都是第一位，履帶式雙臂錨桿鉆車，在安全性上面有足夠的保障。由于設置了可移動、伸縮式的超前臨時支護機構，所以施工人員會站在具有防護效果的頂板下進行作業，這樣就提高了安全系數，避免施工人員站在空頂下作業，引發安全事故問題。其次臨時支護機構，還擁有托舉網片的功能，很多沒有使用錨桿鉆機的施工單位，都是人員站在空頂下用手臨時托舉網片，這種方法無疑存在很大的安全隱患面，而托舉網片的功能，可以有效避免人工托舉網片，同時還減少了施工人員的工作量，當然最重要的是安全性比較高。

2.人力勞動強度大大降低。相比傳統的方法，履帶式雙臂錨桿鉆車，只需要配備一名主司機、兩名支護作業人員即可完成所有作業。傳統都是使用單體液壓鉆機支護頂板，需要大量的人力才能完成相應工作，例如10名支護作業人員，還有兩臺單體液壓機、兩臺煤電鉆都要同時運行，每臺機器都要配備至少一人，所以投入的人力資源非常大。當然該方法支護速度較慢，勞動強度非常大，而履帶式雙臂錨桿鉆車，不但投入的人力資源少，作業時不需要進行二次緊固，降低了人力勞動強度，也提高了施工效率與質量，更是避免了安全隱患，所以履帶式雙臂錨桿鉆車才成為當下煤礦、巷道施工的主要設備。

3.作業環境得到大幅改善。因為履帶式雙臂錨桿鉆車，可以實現對空頂的預支護，所以改善了施工人員的作業環境，有了臨時支護頂板，可以增加施工人員的安全保障。傳統的單體液壓鉆機，在使用過程中由于施工人員站在鉆孔下方，所以煤泥水會直接流在施工人員身上，就算穿著工作服仍會被淋濕，這種情況一直無法有效解決。履帶式雙臂錨桿鉆車，則避免了該問題，因為頂板的作用，施工人員基本上都是距離鉆孔兩米進行作業，不會影響施工人員，現場的作業環境得到有效改善。

三、履帶式雙臂錨桿鉆車功能部件結構設計

1.鉆進部。履帶式雙臂錨桿鉆車的鉆進部，一般是固定在工作平臺的支座上面，而且呈左右對稱布置，針對鉆進部各關節的運動控制，可以帶動錨桿機實現相關的錨桿作業。在施工過程中，由于受力相對復雜，不但要承受彎矩和扭矩，還要承受錨桿作業時的沖擊力，所以該部件必須要具備剛度、強度、剛疲勞性能等，為了滿足靈活操作的特性與適當強度需求，還要盡可能減少重量。鉆進部的結構是由后鉸接座、鉆臂、操作臺、錨桿機等部分組成，錨桿機則是由滑動架、鏈條傳動裝置等部分組成。

2.臨時支護。臨時支護一般會在設備工作平臺的前部中間處，可以進行前后擺動，隨意調整支護位置與角度，臨時自護的作用非常重要，可以有效防止頂板坍塌，最大程度保護施工人員的安全，避免造成較為嚴重的安全事故。臨時支護的結構，由伸縮筒、頂棚組成，伸縮內筒可以相對外筒進行伸縮，有效增大的支護面積。

3.底盤部。履帶雙臂錨桿鉆車的底盤部是整個設備的核心，為各個部件提供接口，并且承載來自鉆孔、行走等各種負載。在設備下方前后共有四個支撐腿，這是為了穩定機器，連桿機構在本體上部前端，后面左側是操縱臺與電纜卷筒，右側則是泵臺以及開關箱。連桿機構及升降油缸是錨桿鉆車的調高裝置，施工人員可以通過連桿機構及油缸來調整升降距離，從而實現煤礦巷道內不同高度錨桿錨索的施工作業。

4.履帶部。錨桿鉆車的履帶部，大多數會由兩臺馬達提供動力，這樣可以實現惡劣地形的移動，并且通過行星減速機、驅動輪以及履帶來行走。行走減速機內集成制動裝置，停止時會將減速機抱死，在施工時通過油壓控制打開即可。

5.控制系統。履帶式雙臂錨桿鉆機的控制系統，主要包括液壓系統、冷卻除塵以及電氣系統，其中液壓系統采用了負載敏感控制技術，以此來降低能耗、減少系統散熱，并且對執行元件提供更為精確的控制。冷卻除塵設置了外部接水口，在進行相應施工作業時，通過預留的接口來進行水源接通，經過冷卻器冷卻液壓油之后，再進入到兩臺錨桿機的動力頭，在作業時還可以實現一面冷卻一面降低浮塵的效果。電氣系統由開關箱、操作箱、甲烷傳感器、語音警報器等多部分組成，其中開關箱是最關鍵的部分，也是整個電氣系統的核心，其內部設置PLC控制器，并且操作箱上會有液晶顯示屏，這樣就可以觀察運行參數，確保設備不出現故障問題。

四、結束語

履帶式雙臂錨桿鉆車，是當下國內各大巷道掘進等工作的首選裝備，這種機器的推廣，不但提高了相關工作的速度與水平，更是在技術上有了一定創新，所以該機器已經成為錨桿支護設備的主要發展方向，具備良好的發展空間。履帶式雙臂錨桿鉆車，不但可以使用在煤礦、隧道等工作中，還可以根據工作環境自由調整，實現巷道內不同高度與角度錨桿孔、炮眼孔的施工作業。實際工作中還減少了錨桿定位時間，并且提高錨桿支護效率，所以具備很多優勢，該機器未來會得到更加廣泛的普及和使用。