国内外锚杆钻机的现状及发展趋势

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发布时间：2016-01-12 17:17
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【概要描述】锚杆支护是近年来发展较快的一种井巷支护方法，通过锚入围岩内的锚杆，改善围岩本身的力学状态，使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体，从而提高岩体自身的强度，阻止或延缓围岩的变形发展，有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。锚杆钻机是锚杆支护施工中的关键施工设备。锚杆支护的施工速度和支护质量的好坏很大程度上取决于锚杆钻机。锚杆支护钻机技术已是影响锚杆支护施工速度、质量、效率的关键技术之一。

国内外锚杆钻机的现状及发展趋势

【概要描述】锚杆支护是近年来发展较快的一种井巷支护方法，通过锚入围岩内的锚杆，改善围岩本身的力学状态，使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体，从而提高岩体自身的强度，阻止或延缓围岩的变形发展，有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。锚杆钻机是锚杆支护施工中的关键施工设备。锚杆支护的施工速度和支护质量的好坏很大程度上取决于锚杆钻机。锚杆支护钻机技术已是影响锚杆支护施工速度、质量、效率的关键技术之一。

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锚杆支护是近年来发展较快的一种井巷支护方法，通过锚入围岩内的锚杆，改善围岩本身的力学状态，使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体，从而提高岩体自身的强度，阻止或延缓围岩的变形发展，有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。锚杆钻机是锚杆支护施工中的关键施工设备。锚杆支护的施工速度和支护质量的好坏很大程度上取决于锚杆钻机。锚杆支护钻机技术已是影响锚杆支护施工速度、质量、效率的关键技术之一。因此，研究性能好、可靠性高、符合我国煤矿实际情况的锚杆钻机是发展我国锚杆支护技术关键技术之一。

　　1 国外锚杆钻机的现状及发展趋势

　　早在20世纪40年代，国外已将锚杆支护技术应用于巷道支护工程。随着锚杆支护技术发展，锚杆钻机作为锚杆支护的主要施工机具，就成为该项技术发展的重点。经过几十年的研究与攻关，锚杆钻机已从当初的功能单一、技术含量低、可靠性差、安全性差、笨重发展到今天的功能齐全、可靠性好、安全性好、自动化水平高的新型钻机。在锚杆支护技术应用初期，国外在锚杆支护施工中采用普通凿岩机械钻凿锚杆孔，人工安装锚杆，用扳手拧紧螺母。到20世纪50年代初，美国、瑞典等西方国家已广泛应用伸缩式气动凿岩机钻凿顶板锚杆孔，同时，美国已研制成功钻车式锚杆钻机并在支护工程中推广使用。国外仅用了10 a左右时间就实现了锚杆支护的机械化。20世纪50年代末，随着锚杆支护理论及设计方法的不断完善，英国等国家率先将锚杆支护技术应用于煤矿巷道支护。为适应煤矿巷道断面积较小的特点，英国、波兰等国研发了单体电动和液压回转式锚杆钻机。20世纪70年代，为适应大断面巷道锚杆支护快速施工，美国英格索兰、法国赛克马、瑞典阿特拉斯等凿岩设备公司陆续推出了功能多、机械化程度高的台车式锚杆钻装机。该类钻机既能钻锚杆孔，又能安装锚杆，基本实现了锚杆孔施工、锚杆安装的机械化。20世纪80年代至20世纪90年代，澳大利亚成功研制了轻型支腿式气动锚杆钻机，并在澳大利亚、英国、中国、波兰和印度等国的煤矿得到广泛应用。该型钻机切削动力采用风马达，推进支腿用高强度玻璃纤维和炭素纤维缠绕而成，具有动力单一、重量轻、输出转矩大的特点，不仅用于锚杆、锚索孔的施工，还可用于搅拌树脂锚杆和拧紧螺母，仍是当前世界单体锚杆钻机的主要机型。20世纪90年代，当澳大利亚各大采矿设备公司推出轻型单体锚杆钻机的同时，美国的杰弗里公司、乔伊公司、英国的安德森公司、奥地利的奥钢铁公司等又相继研制了与连续式采煤机、掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现了采掘锚一体化作业新一代的锚杆钻装机不仅采用了新材料、新工艺，而且应用了计算机控制技术，使锚杆施工实现了高度的机械化和智能化，使其性能更先进、使用更方便施工更安全。

　　综观国外锚杆钻装设备的发展历程，国外锚杆钻机的发展始终与锚杆支护理论不断完善与发展紧密相联，相互依存，相互促进，同时，国外锚杆钻机的研究不断采用新材料、新工艺。紧密结合国情，开发的每一代产品都能代表当时的世界领先水平。国外锚杆钻机的发展趋势，一方面不断完善改进现已普遍使用的单体锚杆钻机，使其更可靠，更适应现场需要;另一方面不断加紧对掘锚一体化快速掘进装备的研究，目前已经推广使用了多款快速掘锚装备国外锚杆钻机的研究与开发将会从这2个方面开展，而且后者为今后发展重点。

　　2国内锚杆钻机的现状及存在问题

　　我国锚杆钻机的研究起步较晚，从 20世纪60年代开始研制第1代电动锚杆钻机。由于我国锚杆支护技术推广应用缓慢，锚杆钻机技术也一直处于缓慢发展和低水平重复的状态。20世纪9o年代以后，随着锚杆支护技术的大力推广，锚杆钻机技术才取得长足的发展。但是我国锚杆钻机的总体水平与国外先进水平相比仍然有较大的差距，这也是我国发展锚杆支护技术急需解决的迫切任务。从20世纪60年代起，在引进英国维克托锚杆钻机的基础上，开发研制了系列电动锚杆钻机。到了20世纪70年代，又在 7665和ZY24气动凿岩机的基础上，研制了YSP45型伸缩式顶板凿岩机。随着岩巷大量使用沙浆锚杆，1976年成功研制了我国第1台机械化锚杆钻孑 L安装机，1981年又成功研制了CGM一40型全液钻车。在20世纪80年代，用于半煤岩顶板锚杆支护的MZ系列、QYM单体锚杆机、 YMJ一1型小断面岩巷风动锚杆机相继研制成功。 1987年开始引进澳大利亚气动锚杆钻机，并定点3家厂进行小批量生产。近l0 a来，我国单体锚杆钻机在吸收国外锚杆钻机技术的基础上已有了一定的发展。目前锚杆钻机生产厂家主要是生产气动顶板锚杆钻机、气动边帮锚杆钻机，这2种锚杆钻机已经形成系列化产品。这些产品不但具备了钻锚杆孑L的功能，同时还具备了搅拌树脂、快速安装锚杆的功能。同时研制成功悬臂式掘进机配套的机载锚杆钻机。目前又正在加紧研究带锚杆钻机的连续采煤机和掘锚一体化机组。随着煤矿专用锚杆钻机的不断发展，从现有的机型种类来看，只能是基本上满足需要，还存在不少问题需进一步提高与完善。

　　(1)锚杆钻机的品种过多，可靠性差。

　　目前我国已经开发了多种型号的锚杆钻机，但适于井下使用且可靠性好并不多，很多产品难以在井下连续使用。有的厂家为了追求高利润，盲目改进锚杆钻机性能，派生出多个锚杆钻机的型号，其实性能没有实质上的改进，有的甚至导致锚杆钻机性能下降。

　　(2) 锚杆钻机的生产制造标准不够规范，各厂家的锚杆钻机零部件互换性差。随着我国锚杆钻机技术的发展，制定一系列锚杆钻机的标准，而标准中对钻机零部件的连接部分尺寸统一规定不够，再加上锚杆钻机的零部件缺乏专业化生产，一些厂家为了各自利益，一些零部件做得五花八门，致使市场上的锚杆钻机零部件通用性极差。

　　(3)锚杆钻机技术近年来处于停滞状态，产品性能提升缓慢。国内锚杆钻机技术是基于国外锚杆钻机技术发展而来的。目前所有锚杆钻机几乎是从国外锚杆钻机测绘而来，而且仅仅在该基础上改变其形状尺寸，一直没有实质性的突破。而仅仅改变尺寸又导致锚杆钻机品种繁多、零配件通用性差，使煤矿使用锚杆钻机的成本无形中在增加。

　　(4)高新技术应用力度不够，锚杆钻机技术向大型掘锚技术装备上发展不够。随着我国高新技术的发展，锚杆支护装备应用高新技术的力度不够，研究与生产自动化程度高、机械化程度高的掘锚装备力度不够。国内尚无象国外一些采掘装备公司那样生产符合我国国情的大型掘锚装备。目前我国煤矿使用的大型掘锚装备都是从国外进口的。

　　3我国锚杆钻机的研究方向

　　随着煤矿专用锚杆钻机的不断发展，从现有的机型种类来看，只能是基本上满足现在的需要。从我国煤矿建设高产高效矿井发展来看，我国锚杆钻机的发展已经阻碍了我国煤矿建设高产高效矿井的步伐，因此，必须尽快加快锚杆钻机技术的研究。

　　(1) 进一步规范现有锚杆钻机的品种，加强现有锚杆钻机生产管理。针对目前我国锚杆钻机品种繁多的情况，必须进一步加强规范现有锚杆钻机型号，将锚杆钻机的主参数范围化，形成少数几个系列。同一系列的锚杆钻机主要部件接口统一化，通过加强对锚杆钻机产品和生产厂家的强制管理，逐步使锚杆钻机的主要零配件系列化和通用化。另外要进一步加强锚杆

　　钻机特别是气动锚杆钻机零部件的专用化生产，提高其零配件的质量，从而提高单体锚杆钻机整体质量水平。

　　(2) 进一步研究特殊条件使用的钻机，使得锚杆钻机技术更全面。目前我国锚杆钻机普遍使用的是顶板锚杆钻机和煤帮锚杆钻机，其适应的巷道条件为f<6的岩石顶板和中低位煤巷帮。虽然有几种高位煤帮钻机，使用效果并不理想。进一步研究高位煤帮钻机、处理地鼓钻机、硬岩钻机和软岩钻机等其他特殊钻机，使锚杆钻机整体技术水平上一个台阶。

　　(3)进一步将其他领域的新材料、新工艺等高新

　　技术应用于锚杆钻机上，推动锚杆钻机技术的发展。随着我国科学技术不断发展，其他领域的高新技术不断涌现，将这些新技术应用于锚杆钻机设计开发上，使锚杆钻机性能更优良，使锚杆钻机技术得到进一步发展。

　　(4)进一步加快我国大型掘锚机组等快速掘进装备的研究，建立我国煤矿大型掘锚装备产研基地，使我国煤矿大型掘锚技术与装备不再依靠进口，生产出适合我国煤矿国情的大型掘锚装备，为我国煤矿建设高产高效矿井提供有力保障。

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