錨桿支護是近年來發(fā)展較快的一種井巷支護方法，通過錨入圍巖內(nèi)的錨桿，改善圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，使支護體與圍巖本身形成一個統(tǒng)一的能夠承受載荷的結(jié)構(gòu)體，從而提高巖體自身的強度，阻止或延緩圍巖的變形發(fā)展，有效地保持圍巖的完整性和巷道斷面形狀。錨桿鉆機是錨桿支護施工中的關(guān)鍵施工設(shè)備。錨桿支護的施工速度和支護質(zhì)量的好壞很大程度上取決于錨桿鉆機。錨桿支護鉆機技術(shù)已是影響錨桿支護施工速度、質(zhì)量、效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。 因此，研究性能好、可靠性高、符合我國煤礦實際情況的錨桿鉆機是發(fā)展我國錨桿支護技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一。

 

　　1 國外錨桿鉆機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

 

　　早在20世紀(jì)40年代，國外已將錨桿支護技術(shù)應(yīng)用于巷道支護工程。隨著錨桿支護技術(shù)發(fā)展，錨桿鉆機作為錨桿支護的主要施工機具，就成為該項技術(shù)發(fā)展的重點。經(jīng)過幾十年的研究與攻關(guān)，錨桿鉆機已從當(dāng)初的功能單一、技術(shù)含量低、可靠性差、安全性差、笨重發(fā)展到今天的功能齊全、可靠性好、安全性好、自動化水平高的新型鉆機。在錨桿支護技術(shù)應(yīng)用初期，國外在錨桿支護施工中采用普通鑿巖機械鉆鑿錨桿孔，人工安裝錨桿， 用扳手?jǐn)Q緊螺母。到20世紀(jì)50年代初，美國、瑞典等西方國家已廣泛應(yīng)用伸縮式氣動鑿巖機鉆鑿頂板錨桿孔，同時，美國已研制成功鉆車式錨桿鉆機并在支護工程中推廣使用。國外僅用了10 a左右時間就實現(xiàn)了錨桿支護的機械化。20世紀(jì)50年代末，隨著錨桿支護理論及設(shè)計方法的不斷完善，英國等國家率先將錨桿支護技術(shù)應(yīng)用于煤礦巷道支護。為適應(yīng)煤礦巷道斷面積較小的特點，英國、波蘭等國研發(fā)了單體電動和液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機。20世紀(jì)70年代，為適應(yīng)大斷面巷道錨桿支護快速施工，美國英格索蘭、法國賽克馬、瑞典阿特拉斯等鑿巖設(shè)備公司陸續(xù)推出了功能多、機械化程度高的臺車式錨桿鉆裝機。該類鉆機既能鉆錨桿孔，又能安裝錨桿，基本實現(xiàn)了錨桿孔施工、錨桿安裝的機械化。20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)90年代，澳大利亞成功研制了輕型支腿式氣動錨桿鉆機，并在澳大利亞、英國、中國、波蘭和印度等國的煤礦得到廣泛應(yīng)用。該型鉆機切削動力采用風(fēng)馬達(dá)，推進支腿用高強度玻璃纖維和炭素纖維纏繞而成，具有動力單一、重量輕、輸出轉(zhuǎn)矩大的特點，不僅用于錨桿、錨索孔的施工，還可用于攪拌樹脂錨桿和擰緊螺母，仍是當(dāng)前世界單體錨桿鉆機的主要機型。20世紀(jì)90年代，當(dāng)澳大利亞各大采礦設(shè)備公司推出輕型單體錨桿鉆機的同時，美國的杰弗里公司、喬伊公司、英國的安德森公司、奧地利的奧鋼鐵公司等又相繼研制了與連續(xù)式采煤機、掘進機相配套的機載式錨桿鉆裝機，實現(xiàn)了采掘錨一體化作業(yè)新一代的錨桿鉆裝機不僅采用了新材料、新工藝，而且應(yīng)用了計算機控制技術(shù)，使錨桿施工實現(xiàn)了高度的機械化和智能化，使其性能更先進、使用更方便施工更安全。

 

　　綜觀國外錨桿鉆裝設(shè)備的發(fā)展歷程，國外錨桿鉆機的發(fā)展始終與錨桿支護理論不斷完善與發(fā)展緊密相聯(lián)，相互依存，相互促進，同時，國外錨桿鉆機的研究不斷采用新材料、新工藝。緊密結(jié)合國情，開發(fā)的每一代產(chǎn)品都能代表當(dāng)時的世界領(lǐng)先水平。國外錨桿鉆機的發(fā)展趨勢，一方面不斷完善改進現(xiàn)已普遍使用的單體錨桿鉆機，使其更可靠，更適應(yīng)現(xiàn)場需要;另一方面不斷加緊對掘錨一體化快速掘進裝備的研究，目前已經(jīng)推廣使用了多款快速掘錨裝備國外錨桿鉆機的研究與開發(fā)將會從這2個方面開展，而且后者為今后發(fā)展重點。

 

　　2國內(nèi)錨桿鉆機的現(xiàn)狀及存在問題

 

　　我國錨桿鉆機的研究起步較晚，從 20世紀(jì)60年代開始研制第1代電動錨桿鉆機。由于我國錨桿支護技術(shù)推廣應(yīng)用緩慢，錨桿鉆機技術(shù)也一直處于緩慢發(fā)展和低水平重復(fù)的狀態(tài)。20世紀(jì)9o年代以后，隨著錨桿支護技術(shù)的大力推廣，錨桿鉆機技術(shù)才取得長足的發(fā)展。但是我國錨桿鉆機的總體水平與國外先進水平相比仍然有較大的差距，這也是我國發(fā)展錨桿支護技術(shù)急需解決的迫切任務(wù)。從20世紀(jì)60年代起，在引進英國維克托錨桿鉆機的基礎(chǔ)上，開發(fā)研制了系列電動錨桿鉆機。到了20世紀(jì)70年代，又在 7665和ZY24氣動鑿巖機的基礎(chǔ)上，研制了YSP45型伸縮式頂板鑿巖機。隨著巖巷大量使用沙漿錨桿，1976年成功研制了我國第1臺機械化錨桿鉆孑 L安裝機，1981年又成功研制了CGM一40型全液鉆車。在20世紀(jì)80年代，用于半煤巖頂板錨桿支護的MZ系列、QYM單體錨桿機、 YMJ一1型小斷面巖巷風(fēng)動錨桿機相繼研制成功。 1987年開始引進澳大利亞氣動錨桿鉆機，并定點3家廠進行小批量生產(chǎn)。近l0 a來，我國單體錨桿鉆機在吸收國外錨桿鉆機技術(shù)的基礎(chǔ)上已有了一定的發(fā)展。目前錨桿鉆機生產(chǎn)廠家主要是生產(chǎn)氣動頂板錨桿鉆機、氣動邊幫錨桿鉆機，這2種錨桿鉆機已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品。 這些產(chǎn)品不但具備了鉆錨桿孑L的功能，同時還具備 了攪拌樹脂、快速安裝錨桿的功能。同時研制成功懸臂式掘進機配套的機載錨桿鉆機。目前又正在加緊研究帶錨桿鉆機的連續(xù)采煤機和掘錨一體化機組。隨著煤礦專用錨桿鉆機的不斷發(fā)展，從現(xiàn)有的機型種類來看，只能是基本上滿足需要，還存在不少問題需進一步提高與完善。

 

　　(1)錨桿鉆機的品種過多，可靠性差。

 

　　目前我國已經(jīng)開發(fā)了多種型號的錨桿鉆機，但適于井下使用且可靠性好并不多，很多產(chǎn)品難以在井下連續(xù)使用。有的廠家為了追求高利潤，盲目改進錨桿鉆機性能，派生出多個錨桿鉆機的型號，其實性能沒有實質(zhì)上的改進，有的甚至導(dǎo)致錨桿鉆機性能下降。

 

　　(2) 錨桿鉆機的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)不夠規(guī)范，各廠家的錨桿鉆機零部件互換性差。隨著我國錨桿鉆機技術(shù)的發(fā)展，制定一系列錨桿鉆機的標(biāo)準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)中對鉆機零部件的連接部分尺寸統(tǒng)一規(guī)定不夠，再加上錨桿鉆機的零部件缺乏專業(yè)化生產(chǎn)，一些廠家為了各自利益，一些零部件做得五花八門，致使市場上的錨桿鉆機零部件通用性 極差。

 

　　(3)錨桿鉆機技術(shù)近年來處于停滯狀態(tài)，產(chǎn)品性能提升緩慢。國內(nèi)錨桿鉆機技術(shù)是基于國外錨桿鉆機技術(shù)發(fā) 展而來的。目前所有錨桿鉆機幾乎是從國外錨桿鉆機測繪而來，而且僅僅在該基礎(chǔ)上改變其形狀尺寸， 一直沒有實質(zhì)性的突破。而僅僅改變尺寸又導(dǎo)致錨桿鉆機品種繁多、零配件通用性差，使煤礦使用錨桿鉆機的成本無形中在增加。

 

　　(4)高新技術(shù)應(yīng)用力度不夠，錨桿鉆機技術(shù)向大型掘錨技術(shù)裝備上發(fā)展不夠。 隨著我國高新技術(shù)的發(fā)展，錨桿支護裝備應(yīng)用高新技術(shù)的力度不夠，研究與生產(chǎn)自動化程度高、機械化程度高的掘錨裝備力度不夠。國內(nèi)尚無象國外一些采掘裝備公司那樣生產(chǎn)符合我國國情的大型掘錨裝備。目前我國煤礦使用的大型掘錨裝備都是從國外進口的。

 

　　3我國錨桿鉆機的研究方向

 

　　隨著煤礦專用錨桿鉆機的不斷發(fā)展，從現(xiàn)有的機型種類來看，只能是基本上滿足現(xiàn)在的需要。從我國煤礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井發(fā)展來看，我國錨桿鉆機的發(fā)展已經(jīng)阻礙了我國煤礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的步伐，因此，必須盡快加快錨桿鉆機技術(shù)的研究。

 

　　(1) 進一步規(guī)范現(xiàn)有錨桿鉆機的品種，加強現(xiàn)有錨桿鉆機生產(chǎn)管理。針對目前我國錨桿鉆機品種繁多的情況，必須進一步加強規(guī)范現(xiàn)有錨桿鉆機型號，將錨桿鉆機的主參數(shù)范圍化，形成少數(shù)幾個系列。同一系列的錨桿鉆機主要部件接口統(tǒng)一化，通過加強對錨桿鉆機產(chǎn)品和生產(chǎn)廠家的強制管理，逐步使錨桿鉆機的主要零配件系列化和通用化。另外要進一步加強錨桿

 

　　鉆機特別是氣動錨桿鉆機零部件的專用化生產(chǎn)，提高其零配件的質(zhì)量，從而提高單體錨桿鉆機整體質(zhì)量水平。

 

　　(2) 進一步研究特殊條件使用的鉆機，使得錨桿鉆機技術(shù)更全面。目前我國錨桿鉆機普遍使用的是頂板錨桿鉆機和煤幫錨桿鉆機，其適應(yīng)的巷道條件為f<6的巖石頂板和中低位煤巷幫。雖然有幾種高位煤幫鉆機，使用效果并不理想。進一步研究高位煤幫鉆機、處理地鼓鉆機、硬巖鉆機和軟巖鉆機等其他特殊鉆機，使錨桿鉆機整體技術(shù)水平上一個臺階。

 

　　(3)進一步將其他領(lǐng)域的新材料、新工藝等高新

 

　　技術(shù)應(yīng)用于錨桿鉆機上，推動錨桿鉆機技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，其他領(lǐng)域的高新 技術(shù)不斷涌現(xiàn)，將這些新技術(shù)應(yīng)用于錨桿鉆機設(shè)計開發(fā)上，使錨桿鉆機性能更優(yōu)良，使錨桿鉆機技術(shù)得到進一步發(fā)展。

 

　　(4)進一步加快我國大型掘錨機組等快速掘進裝備的研究，建立我國煤礦大型掘錨裝備產(chǎn)研基地，使我國煤礦大型掘錨技術(shù)與裝備不再依靠進口，生產(chǎn)出適合我國煤礦國情的大型掘錨裝備，為我國煤礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井提供有力保障。