我国掘锚一体技术发展分析与研究

我国掘锚一体技术发展分析与研究

杨春才

国家能源集团神华包头能源有限责任公司万利一矿内蒙古鄂尔多斯017000

摘要：虽然气动支腿式锚杆钻机是煤矿锚杆作业的核心，但是气动支腿式锚杆钻机无论是在自动化还是机械化方面都已经不能满足当前煤巷锚杆作业的发展需求，尽管我国已经拥有了很多的液压锚杆钻机与掘进机的一体化技术，但是这些技术都还不够成熟，因此，本文主要对掘锚一体技术发展进行了简单的阐述。

关键词：掘锚一体化技术，液压锚杆机，发展趋势，技术要求

近年来煤矿掘进的发展越来越快，煤矿锚杆支护通常采用的都是气动支腿式锚杆钻机，气动支腿式锚杆钻机支护在整个掘进过程中所用的时间最长，所以选择最佳的锚杆支护方式可以很大程度地提高巷道掘进的效率。掘锚一体化技术不仅可以提高锚杆预紧力，而且还可以适当地降低挠度强度和锚杆支护的密度，该技术是未来煤矿巷道掘进发展的必然趋势。

1.当前我国掘锚一体技术发展的现状

我国的锚杆支护技术相比于国外而言，起步晚了十年左右，我国是在20世纪50年代才将锚杆支护技术引入到巷道围岩中，锚杆支护技术在20世纪70年代才开始正式地发展，我国当前的巷道锚杆支护主要采用的工具是气动支腿式锚杆钻机。我国煤矿使用的典型掘锚一体机的形式主要有以下四种。

1.1单臂式掘锚一体机

单臂式掘锚一体机结构内部只安装了一台液压锚杆钻机。单臂式掘锚一体机不仅结构简单、易于操作，而且故障点也比较少，但是这种形式的掘锚一体机的效率极低，因为这种掘锚一体机在进行掘锚作业的时候只有一台液压锚杆钻机，导致其工作效率远低于当前的气动支腿式锚杆钻机，所以单臂式掘锚一体机很难被普及到巷道锚杆支护作业中，因此施工单位通常在掘锚作业时基本上都不会选择这种形式的掘锚一体机。

1.2截割部两侧分别安装一台液压锚杆钻机

第二种形式的掘锚一体机是在截割部两侧都安置了一台液压锚杆钻机。这种形式的掘锚一体机的工作原理是先利用截割部的摆动找到锚杆机的位置，然后再在截割部的上侧安装一个临时支护装置，这样掘锚一体机在掘锚支护的时候就会将临时支护装置顶在顶板上。由于双臂式掘锚一体机必须在工作人员位于截割部附近的时候才能进行锚杆支护，所以会对工作人员的人身安全造成极大地威胁，最终导致双臂式掘锚一体机也不能被广泛应用到巷道锚杆支护作业中。

1.3从国外引进掘锚一体机

我国从国外引进了两种掘锚一体机，其中一种掘锚一体机也是在截割部的两侧分别安装一台液压锚杆钻机，但是这种掘锚一体机主要是通过横向伸缩臂来找寻锚杆机的位置。掘锚一体机在进行锚杆支护作业的时候只能运行泵站电机，但是这种形式的掘锚一体机也存在以下几个方面的弊端：

（1）工作人员在锚杆支护的过程没有合适的位置；

（2）掘锚一体机的重心会整体向前移动，这会导致整体工作的稳定性都会受到一定的影响；

（3）这种形式的掘锚一体机只能在巷道较宽的环境中使用；

（4）掘锚一体机必须左右调动掘进机才能对顶板的中间位置进行锚杆支护；（5）掘锚一体机必须借助调动掘进机才能完成侧帮锚杆支护作业。这些弊

端也使该类掘锚一体机不能广泛应用于巷道锚杆支护中。

另外一种掘锚一体机则是在机身的两侧都安装一台液压锚杆钻机，同时还在掘进机的两侧各安装一个二级伸缩臂机构以保证液压锚杆钻机的稳定性。但是这种形式的掘锚一体机的机构十分复杂，且不能对顶板中间位置进行锚杆支护，此外对巷道高度的要求也十分严格，最主要的是这种掘锚一体机占用的空间十分大，导致掘进机工作人员的视线范围会大幅度地缩减。所以该类掘锚一体机也很难普及到巷道锚杆支护中。

总的来说，我国的掘锚一体机技术还不够成熟，无论那种形式的掘锚一体机都存在一定的弊端，进而导致掘锚一体机不能推广。因此，加大对掘进锚杆交替作业的研究力度对我国的掘锚一体机的发展十分重要。

2.掘锚一体机的技术要求

2.1安全方面的技术要求

考虑掘锚一体机安全问题的时候需要注意以下三个方面：

（1）掘锚一体机在进行锚杆支护的时候只能运行泵站电机，必须停止其他所有的功能；

（2）科学、合理的设置工作人员掘锚的位置，切忌裸露在掘锚一体机的前端，借助掘锚一体机本身对工作人员进行保护；

（3）保证临时支护功能不会受到影响，避免冒顶的现象发生。

2.2效率方面的技术要求

掘锚一体机至少要有两台液压锚杆钻机才能保证掘进的效率不会太低。目前我国的煤矿锚杆支护作业中采用的气动支腿式锚杆机都会选择2至4台液压锚杆机，这不仅可以有效地提高掘进机的工作效率，而且还可以提高掘锚一体机在市场中的竞争力。一台掘锚一体机安装2至3台液压锚杆机是最合理的，因为2至3台液压锚杆机既能保证巷道的尺寸不会全部被掘锚一体机占用，而且也不会影响液压锚杆机的布置。

其次，液压锚杆机应该选择大扭转类型。如果锚杆支护的顶板的强度较大，采用大扭转液压锚杆机可以更顺利的完成锚杆支护作业。如果锚杆支护时所使用的锚杆的强度较高，采用大扭转液压锚杆机不仅可以为锚杆支护提供足够的预紧力，而且还可以相应地降低锚杆支护的密度，最终使掘锚一体机的工作效率大幅度地提高。

2.3实用性方面的技术要求

考虑掘锚一体机实用性的时候需要注意以下两个方面：

（1）掘锚一体机不仅要完成所有顶部锚杆支护作业，而且所有顶部锚杆都不能采用接杆的方式完成；

（2）虽然掘锚一体机进行侧帮锚杆的时候难度比较大，但还是要尽量地完成所有的侧帮锚杆。

2.4适应性方面的技术要求

最后掘锚一体机还需要考虑其适应性，考虑适应性的时候注意以下四个方面：

（1）掘锚一体机需要适应巷道尺寸在一定范围内发生波动；

（2）将掘锚一体机安置在掘进机和巷道间，同时还需要考虑锚杆和锚索外露的部分，此外还要保证工作人员不会干涉掘进机本身的当作；

（3）保证工作人员的视线不会受到掘进机的影响，保证掘进机能够正常的运行；

（4）掘锚一体机的控制方面应该以手动控制为主，虽然井下遥控控制在掘锚一体机控制方面已经得到了一定的应用，但是遥控器的信号经常会出现不稳定且操作不灵活的现象。

2.5减少管路

掘锚一体机需要尽可能地减少管路，这样可以有效地提高整个液压系统的可靠性，如果管路不能减少，就需要采取相应的保护措施以保证液压管不会受到周围环境的影响。

结束语

掘锚一体机的发展不仅对掘进工艺的要求十分严格，而且还需要不断地改进掘进机。井下遥控技术的不断完善和电液比例控制的普及使得遥控控制在掘锚一体机控制方面发挥的作用更加明显。在掘锚一体机的控制方面，科学、合理的利用智能控制技术既能有效的提高掘锚一体机的自动化程度，也能适当地加快锚杆支护作业的速度。液压锚杆钻机是整个掘锚一体机的核心部分，所以需要高度重视液压锚杆钻机技术的发展。

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