單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用

1.研究背景與意義

根據調查分析報告，肥田煤礦為極復雜地質類型。目前肥田煤礦按照礦井的開拓部署、煤層賦存條件和頂底板情況，結合開拓系統大巷布置方式及層位關系，將珠藏向斜南翼的+1050m 水平大巷層位、布置層位均布置在7號煤層底板標五層位（標五為硅質灰巖，灰色，厚層狀，中夾薄層蒙脫石），標高分為 +1050m. 0

單軌液壓錨桿鉆車作為一種新型的煤礦井下支護設備，憑借其獨特的設計與先進的技術優勢，為硬巖條件下的支護難題提供了有效的解決方案，能夠顯著提升支護的綜合效率與安全性。

2.設備選型適配

2.1依據地質條件選型

針對肥田煤礦硬巖特性，支護設備選用了CMMD5-35煤礦用單軌液壓錨桿鉆車。該鉆車在動力系統方面配備了大功率液壓馬達，動力遠超普通鉆車，能夠為鉆頭提供強勁且穩定的旋轉動力，可有效克服硬巖的高阻力，確保鉆孔作業順利進行。

2.2與其他設備協同考量

在肥田煤礦的井下作業現場，單軌液壓錨桿鉆車與掘進機、膠帶輸送機及自移式機尾裝置等設備構成了一個緊密協作的有機整體。單軌液壓錨桿鉆車沿著預先安設好的懸軌快速前行至工作面迎頭，利用自身攜帶的支護平臺對頂板進行臨時支護[]，防止頂板因長時間空頂而引發的垮落事故，最大程度縮短了空頂時間，保障了施工安全。

3.單軌液壓錨桿鉆車的工作流程解析

在肥田煤礦的實際掘進作業中，單軌液壓錨桿鉆車與掘進機緊密配合，形成了一套高效協同的工作流程和“截割-支護”時空協同，優化作業循環時間。首先，掘進機行駛到掘進工作面迎頭進行掘進作業，此時單軌液壓錨桿鉆車后退至掘進機的后部，不占用額外的巷道空間，避免了傳統設備頻繁“錯車”帶來的時間浪費與安全隱患。當掘進機完成一次截割循環作業后，按照既定流程后退，為單軌液壓錨桿鉆車騰出作業空間。隨后，操作人員迅速啟動單軌液壓錨桿鉆車，鉆車依靠其驅動單元提供的動力，沿著懸軌快速行走至迎頭最前端指定位置。到達指定位置后，鉆車的龍門支腿發揮作用，各支腿組件通過液壓油缸伸展，支腿底部的靴座牢固地支撐在巷道底板上，同時，伸縮梁根據巷道斷面尺寸靈活調整伸出長度，確保為鉆車提供穩定可靠的支撐，防止在后續作業過程中出現晃動或位移。

緊接著，利用錨網、鋼帶以及單軌液壓錨桿鉆車的支護平臺進行臨時支護作業。支護平臺在液壓油缸的精確控制下，根據巷道頂板的實際起伏狀況靈活轉動、升降，調整至最佳支護角度，快速貼近頂板，實現對頂板的及時有效防護，最大程度減少空頂時間，降低頂板垮落風險。在臨時支護完成后，操作人員操控單軌液壓錨桿鉆車進入錨桿錨索支護作業環節。根據巷道的支護設計要求，通過工作平臺的精確升降以及錨桿機單元的靈活轉動、平移，將錨桿機調整至合適位置，依次完成錨桿孔的鉆進、清孔、錨桿安裝以及錨固劑注入等一系列工序。得益于錨桿機單元的高效設計，單軌液壓錨桿鉆車在一次停機的狀況下，能夠連續完成多排錨桿錨索的支護作業，大大提高了支護效率。

當一個完整的掘進支護循環中的支護作業全部完成后，單軌液壓錨桿鉆車收起支腿，沿懸軌后退到掘進機后部，等待下一個掘進循環開始。如此循環往復，單軌液壓錨桿鉆車與掘進機緊密配合，實現了掘進與支護作業的高效銜接，顯著提高了肥田煤礦硬巖巷道的掘進效率與支護質量。

4.應用效果評估

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用顯著提高了掘進效率[2]。在肥田煤礦1050東翼運輸大巷掘進工作面未使用單軌液壓錨桿鉆車時，月進尺僅約90米，且工人勞動強度較大，支護效率難以滿足礦井生產需求，同時傳統的支護方式未能徹底解決臨時支護空頂作業的問題。

4.1支護效率提升

引入單軌液壓錨桿鉆車后，其與掘進機緊密配合，實現了掘進與支護的快速銜接作業。當掘進機完成一個截割循環后退時，鉆車迅速沿懸軌前行至迎頭，利用支護平臺快速展開臨時支護，5分鐘內即可完成初露頂板防護，大幅縮短空頂時間。隨后，錨桿鉆機單元高效作業，節省了支護時間[3]，以每根錨桿鉆孔時間約6分鐘的速度，一次停機可連續完成3至4排的錨桿錨索支護，支護人數由原來的4至5人減到2至3人，相較傳統方式效率提升近 50‰ 該工作面月進尺提高至201米以上，有效保障了礦井的接續生產，充分展現了單軌液壓錨桿鉆車在硬巖條件下的支護效率。

4.2支護質量強化

單軌液壓錨桿鉆車的應用顯著提升了支護質量。在錨桿錨索安裝精度方面，傳統人工操作受限于井下復雜環境與工人技術水平差異，錨桿安裝角度偏差常達 ±15^° 以上，錨索錨固力也難以穩定達到設計要求，導致支護結構受力不均，影響巷道長期穩定性。而單軌液壓錨桿鉆車憑借精準的液壓控制系統與自動化錨桿安裝機構，將錨桿安裝角度偏差嚴格控制在 ±5^° 以內，錨索錨固力合格率提升至 95% 以上，確保每根錨桿錨索都能精準、有效地發揮支護作用，使巷道圍巖受力均勻，極大增強了支護結構的可靠性。

從支護結構穩定性來看，面對肥田煤礦硬巖復雜的應力環境，原支護方式常出現頂板下沉、兩幫收斂過大等問題。單軌液壓錨桿鉆車通過優化臨時支護流程，利用支護平臺迅速、穩固地撐起頂板，結合高效的錨桿錨索永久支護，構建起多層次、高強度的支護體系。在肥田煤礦11采區1050東翼運輸大巷掘進工作面，頂板最大下沉量由原來的150mm 以上降低至 30mm 以內，兩幫收斂量控制在 20mm 左右，有效抑制了圍巖變形，為巷道提供了持久穩定的支撐，保障了安全生產。

此外，通過對圍巖變形監測數據進行分析得知，在單軌液壓錨桿鉆車應用區域，巷道圍巖變形速率在掘進初期明顯減緩，且變形趨于穩定的時間大幅縮短。這表明鉆車的及時、高質量支護能夠快速平衡圍巖應力，阻止圍巖進一步劣化，為后續噴漿作業創造了安全可靠的巷道條件，有力提升了肥田煤礦的整體支護水平。

4.3經濟效益分析

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用帶來了顯著的經濟效益。從設備購置成本來看，雖然單軌液壓錨桿鉆車的初期采購價格相對較高，但考慮到其綜合性能與長期效益，該投資具有較高的性價比。其液壓系統可靠性強，密封件等易損件更換周期較長，維修保養成本較傳統設備顯著降低。

對比傳統的支護工藝，單軌液壓錨桿鉆車大幅縮短了每個支護循環的時間，提高了月進尺。以1050東翼運輸大巷為例，傳統工藝月進尺90米，采用鉆車后月進尺提升至201米以上，每月提升進尺達111米以上，掘進單價按照20000元/米計算，每月可增加效益222萬元以上。此外，鉆車的高效支護有效減少了巷道頂板事故風險，降低了因事故導致的停工、停產損失以及巷道返修成本。綜合設備購置、運行維護成本以及增產效益，單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用將為礦井創造更大的經濟效益，有力推動礦井的高質量發展。

4.4安全效益凸顯

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應用帶來了顯著的安全效益。單軌液壓錨桿鉆車通過優化作業流程，大幅減少了礦工在危險區域的暴露時間。單軌液壓錨桿鉆車設置了可移動、伸縮式的超前臨時支護機構，操作人員在永久支護下作業，降低了事故風險。

此外，單軌液壓錨桿鉆車的高精度支護能力確保了巷道圍巖的穩定性，有效減少了因支護質量不佳引發的巷道變形、垮塌等事故隱患[4]。從長期的安全生產數據來看，肥田煤礦在應用單軌液壓錨桿鉆車后，無頂板工傷事故發生，安全生產周期明顯延長，為礦工創造了更加安全的作業環境，保障了礦井的可持續發展，充分體現了單軌液壓錨桿鉆車在提升煤礦井下作業安全性方面的突出優勢。

5.結束語

本研究針對肥田煤礦硬巖條件下的支護難題，深入探究了單軌液壓錨桿鉆車的應用實踐。通過對鉆車結構與工作原理的剖析，明確其具備適應復雜地質條件的設計優勢，各關鍵部件協同作業，為高效支護提供了有力支撐。在肥田煤礦的實際應用中，依據地質特征合理選型，并與其他設備緊密協同，有效解決了硬巖鉆進支護困難、支護結構優化等問題，取得了顯著的應用效果，掘進效率大幅提升，支護質量顯著加強，同時帶來了可觀的經濟效益與安全效益。

單軌液壓錨桿鉆車將持續向著智能化、高效化、可靠化方向發展，為煤礦的安全、高效生產注入強大動力。單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦硬巖條件下的高效應用，對于提高該煤礦的掘進效率、保障安全生產、降低勞動強度[5以及推動煤礦行業的技術進步具有重要的現實意義。能

參考文獻：

[1]李曉鵬。CMM2-15液壓錨桿鉆車在巷道掘進中的應用[J].煤，2017，v.26;No.213（05）.

[2]韋同芳、李勝軍、葡永龍。CMM2-25型礦用液壓錨桿鉆車在煤礦巷道施工中的應用[J].能源技術與管理，2021，v.46;No.198（02）.

[3]李博強。CMM2-20型煤礦用液壓錨桿鉆車在突出煤層順槽巷道掘進中的適應性分析[J].機械管理開發，2020，v.35;No.206（06）.

[4]臧歡歡。CMM2-15型錨桿鉆車掘錨交叉綜掘工藝的應用[J].同煤科技，2018，No.159（01）.

[5]周。CMM2-15型液壓錨桿鉆車在西銘礦的應用[J].機械工程與自動化，2021，No.229（6）：199-201.作者單位：畢節中城能源有限責任公司