350_掘锚联合机组整体方案设计(附全套图纸)

但是，过去 15 年所开发的高强度锚杆，经过在欧州的深井煤矿中应用，业已证明是 成功的。英国差不多所有的长壁顺槽巷道现都用连采机掘成矩形，采用锚杆支护。在德 国也有计划要增大锚杆支护量，尤其是在主运输巷。
高强度锚杆支护与传统的支 护方式相比，它有几大优点： 1)减少长壁工作面端头支护耽搁的时间，工作面回采速度加快；
掘进配套的单体支腿式液压锚杆钻机。澳大利亚气动支腿式锚杆钻机主要有柱塞马达与 齿轮马达式两种(早期叶片式气动马达已淘汰)，采用玻璃钢碳素纤维支腿。澳大利亚液 压锚杆钻机可以以矿物油和难燃液为工作液，回转机构由摆线液压马达驱动，有的产品 采用玻璃钢碳素纤维支腿使机重减轻。
1.3.2 国内现状
国内锚杆钻机的研制经历了 30 多年的历程，曾先后研制机械支腿式电动锚杆钻机、 钻车式锚杆钻机、支腿与导轨式液压锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、非机械传动支腿 式电动锚杆钻机、机载式锚杆钻机和双级气腿凿岩机等。从实际情况看，MQT-50C 系列支 腿式气动锚杆钻机、MZ-Ⅲ型导轨式液压锚杆钻机、ZYX100 型(改进成 MYT-115 型)支腿式 液压锚杆钻机以及 ZY24M、7665M 气动双级气腿凿岩机在国内有一定市场。其中，MQT-50C 系列产品近年已能代替同类(气腿齿轮马达式)进口产品。
煤矿锚杆钻机多为回转式，为配合推广小直径树脂锚杆，钻头采用 27～29 mm 的回 转钻头，其结构类型多为两翼对称、两翼不对称和两翼连筋式，可供钻进不同性质岩石 时选用。钻杆由 B19 或 B22(少数)六角中空钢加工。经多年联合攻关，锚杆钻头和钻杆已 能初步满足一定条件下锚杆支护的需要。
但是，由于锚杆孔钻进设备的开发、研究和生产与锚杆支护技术的迅速发展不相适 应，煤矿锚杆支护施工中大量使用的还是传统气动凿岩机与煤电钻。专用锚杆孔钻进设 备中，使用国外进口设备较多，但因进口设备价格高和备件供应不及时，煤矿用户希望 采用国产的锚杆孔钻进设备。近来，石家庄煤矿机械厂生产的 MQT-50C 系列气动锚杆钻 机已能逐步代替国外进口的齿轮马达式锚杆钻机；正定煤矿机械厂的 ZYX 系列液压锚杆 钻机在与 S100 掘进机配套使用中，取得可喜进展；国产柱塞气动马达式锚杆钻机逐步投 入市场；澳大利亚 CRAM 气动锚杆钻机在中国已建立专业维修公司，并在元件的中国国产 化方面取得一些进步。这都有宜于使锚杆钻机进一步满足锚杆支护发展的需要。然而， 可靠性高、性能优异的国产化锚杆钻机还为数不多，与锚杆钻机配套的钻具规格不全、 质量不稳定和适应岩石条件有限。
1.3 国内外锚杆孔钻进设备现状
锚杆支护是有宜于加快井巷掘进速度、提高顶板支护效果、降低支护劳动强度和减 少支护材料消耗的先进技术。我国仅国有重点煤矿每年掘进 500 多万米巷道，1997 年末， 锚杆支护率全国平均已达 31.5%，按规划，到 2000 年，锚杆支护率平均应达到 50%，但 已有大同、邢台、平顶山、铁法、西山、龙口等 16 个矿务局率先使锚杆支护率超过 50%。 国外先进采煤国锚杆支护率往往超过 80%。
锚杆孔钻进是锚杆支护施工的重要环节，锚杆支护的发展需要大量锚杆孔钻进设备 作保证。锚杆孔钻进设备包括锚杆钻机和配套钻具(钻杆、钻头等)。分析锚杆孔钻进设 备现状，展望它的发展前途，有助于不断促进锚杆孔钻进设备的技术进步，使其适应锚 杆支护技术的需要。
锚杆孔钻进设备以锚杆钻机为主体。锚杆钻机按结构分为单体式、钻车式、机载式； 按动力分为电动式、气动式、液压式；按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、 回转冲击式。与锚杆钻机配套的钻具，因破岩方式不同而不同，总的来说有回转类破岩 钻具、冲击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。
引言
煤矿掘进是煤炭生产和建设的基础工程。岩层支护与加固是维护采掘空间的主要手 段。传统的采煤方法将二者分开，不能并行作业，工人的劳动强度大。如果将二者结合 将大大的提高生产率，降低劳动强度。
掘锚联合机组（Bolter-Miner）是 80 年代中、末期为适应终采工作面快速推进的要 求研制的一种煤巷快速掘进和锚杆支护新型技术装备。掘锚联合机组是集切割、装载、 行走、锚杆支护、机载除尘等为一体的综合掘进设备。
1.3.1 国外现状
国外锚杆孔钻进设备的品种与功能多样，技术性能优越，可靠性高。美国煤矿大量 使用塔架钻车式锚杆钻机，班工作效率达 120～240 根，并着手开发计算机控制的全自动 锚杆钻机。法国生产的转架式锚杆钻机集钻孔、安装锚杆为一体，并具有储存锚杆杆体 的锚杆仓。芬兰生产具有树脂注射系统的钻车式锚杆机，使钻孔、安装锚杆杆体、注入 粘结剂全由机械完成，机械化程度颇高。澳大利亚有 4 家锚杆钻机生产厂家，生产各种 不同类型的锚杆钻机，尤以单体气动支腿式锚杆钻机使用居多，并有多家公司生产能与
1.3.3 煤矿锚杆孔钻进设备的前途
锚杆孔钻进设备是锚杆支护发展的客观需要，它必然按一定规律向前发展，锚杆钻 机及其配套钻具的研究、开发、生产与使用，都必须符合客观规律。分析国内外有关信 息，总结经验教训，注意煤矿锚杆孔钻进设备发展的基本趋向，有利于使产品在市场竞 争中不断发展。
a. 气动、液压单体回转式锚杆钻机是一个时期的主流 综观国外锚杆钻机发展历程以及国内多方面实践，针对煤矿经济状况与煤岩、半煤 岩巷道的具体特点，单体回转式锚杆钻机是一个时期内产品生产与开发的主流。从目前 技术现状看，在具有压缩空气源的条件下，气动回转式锚杆钻机仍为首选产品。但是， 如何解决压缩空气工作压力不足的问题会逐渐引起人们的重视。合理选择压缩空气管网 系统，正确确定空压机及其动力系统的技术参数，开发新型的提高压缩空气压力的机械 设备，将成为进一步发挥气动锚杆钻机作用的关键。 气动回转式锚杆钻机中，采用柱塞式马达与齿轮式马达各有优缺点。两种不同类型 气动马达锚杆钻机的竞争核心，是如何使钻速高、可靠性好、维修费低。产品进一步研 究开发的核心将是采用合理技术参数、高科技、新材料、先进工艺。 液压回转式锚杆钻机因其工作压力高、扭矩大、动力系统可不受外界影响，在一些 场合下是合理的机型。一个时期内，液压锚杆钻机主要用于与掘进机配套，共用其液压 泵站。经过一定时期以后，用户会根据锚杆支护的需要与具体条件，进行综合技术经济 分析，在适宜的场所确定采用液压回转式锚杆钻机。由于液压锚杆钻机使用量的增加， 矿物油介质的安全性问题会日益突出，开发难燃液锚杆钻机的问题将适时提到日程上来。 电动锚杆钻机的动力单一，是人们理想的首选机型。但因目前技术水平所限，其支 腿配套方式、扭矩-转速硬特性和电机防水耐潮性能差等，都不利于其更快地向前发展。 在一定时期内，电动锚杆钻机产品仍会以“技术攻关”为基本特征。 今后回转式锚杆钻机的发展前途，将是如何扩大钻进岩石的范围、提高产品可靠性 与减轻机重。 b. 研究锚杆钻机扭矩与改革钻头是发展回转式锚杆孔钻进设备的关键 回转式锚杆孔钻进方式有其一定的优越性，但若更加广泛地应用，必须首先从提高 扭矩入手，配以适合的钻头，适应钻进具有较高磨蚀性的岩石。提高钻头的水平，离不 开高新技术，尽量采用新材料和新工艺，特别是经济有效的表面强化技术。国外曾试验 研究高压水细射流技术和小孔径金刚石钻进技术，目前尚未正式用于锚杆孔钻进。硬质 合金仍是锚杆孔钻进的主要钻具材料。采用高新技术，改进硬质合金片的性能，同时， 研究合理的钻头结构参数，仍是小直径回转式岩石钻头的主攻方向。 c. 高新技术的发展，有宜于锚杆孔钻进技术的变革 几十年来，锚杆孔钻进设备已有了一定的提高，随着知识经济的发展，锚杆钻机及 其配套钻具会逐渐有所变革，预计在以下方面会引起产品的重大变化：
1.1.2 适用于欧洲的掘锚机系统
在美国和澳大利亚，连续采煤机主要用于沿煤层快速掘巷，并与重型长壁设备一起 使用， 使长壁回采工艺成为高产高效的主要采煤系统。新一代掘锚机已具备的性能，再 加上在深井，特别是应力大的煤矿，在巷道支护上采用高强度的支护系统，使这样的系 统在欧洲煤 矿使用也大有可能。
英国成功地在矩形断面巷道上采用锚杆支护，带来了巷道掘进设备的革命。从 80 年 代中叶 到现在，巷道的掘进由过去使用掘进机全部改为使用连采机，到现在又开始采用 掘锚机。 现在全世界已有 130 多台专门设计的掘锚机(其中包括大修后装上钻机的那些连 采机)，其中英国有 14 台在用。
在英国，一般煤矿开采深度在 800m 左右，除了没有突出现象外，其余的情况与德国 煤矿 大致相同。
制约欧洲大多数长壁煤矿的主要因素就是顺槽巷道的掘进。几乎所有的欧洲煤矿顺 槽都采 用单 巷掘进。因为深度大，应力大，不适宜采用多巷掘进，因此支护便成了制 约所有顺 槽掘进设备的瓶颈 (需要的循环时间最长) 。德国煤矿传统型的支护设备是可 屈服拱型钢梁，每米重 34～44kg，加上充填 (在拱型钢梁后面把水泥浆泵进去)，常常还 带有锚杆，这样的巷道支护成本很高，并且工序复杂，进度慢。由于进度慢，又部分地 导致了加长工作面。目前德国拥有西方世界最长的工作面，通常长达 350～400m，还有几 个面超过 400m。这样就需要选用大型的工作面设备，因此巷道断面又要进一步加大，掘 进速 度更加下降，支护更加困难，造成恶性循环。
2)在巷道掘进和长壁工作面回采时，支护更有效； 3)掘进速度加快； 4)支护成本降低，极大地降低支护上所投入的人工； 5)安全状况大有改善； 6)运输和辅助服务更方便； 7)顶板支护强度的设计与巷道服务的年限及用途紧密相连； 8)巷道的使用得到改善(规格及形状)。 锚杆支护虽然比传统的顶板支护方式快多了，但是它仍然是最慢的一道工序。在一 天 24h 内，连采机开机率只有 20%～30%。为了改进这一局面，需要采用整体改进的方 法，达到掘进、顶板支护、煤炭运输、通风、服务及材料供应相配套，使生产设备达到 优化。在欧洲，达到这样效果的设备只有掘锚机。它能在独眼巷里快速掘进，支护紧跟 迎头。在欧洲的典型采矿条件下，必须紧靠迎头打上高强度锚杆支护。
Hale Waihona Puke 1 国内外掘进机水平现状1.1 国外现状
国外掘进机设备可分为两类：一类是欧洲国家普遍使用的掘进机，它适应范围广。 但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低，开机效率低；另一类是以美国和澳大利亚为 代表的掘锚综合机组，可实现煤巷的快速掘进，开机效率高，掘进效率高，后者是在前 者的基础上，在掘进机上安装锚杆钻机，使掘进机与锚杆钻车合二为一，到 80 年代末发 展成掘、装、锚平行作业的新型设备。它较好的解决了掘进、装运和锚杆支护的平行作 业，其不足是只适应于煤巷掘进，机型庞大，适应范围小。目前，美，英，奥地利等过 已研制成功了几种型式的掘锚机组，并投入使用，显示了很高的掘进效率，真正实现了 快速掘进。