金 峰 高富強(qiáng)

（三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110027）

1 掘錨機(jī)錨桿部的概述

目前，煤礦采掘效率失調(diào)日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了煤礦開(kāi)采的進(jìn)度及產(chǎn)能，影響綜掘效率的最關(guān)鍵因素是臨時(shí)支護(hù)、錨固的效率提不上來(lái)，并且需要大量的人力、物力。掘錨機(jī)是以掘進(jìn)機(jī)為主體，結(jié)合煤礦巷道的地質(zhì)條件特點(diǎn)（煤巷、半煤巖、硬巖），將錨桿機(jī)和支護(hù)裝置與掘進(jìn)機(jī)相結(jié)合，在1臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)與錨固作業(yè)，提高安全可靠性，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，提高效率，滿足煤礦的需求。

其中錨桿機(jī)構(gòu)是掘錨機(jī)錨護(hù)部分重要的功能部件，與臨時(shí)支護(hù)共同組成掘錨機(jī)的錨護(hù)部分，實(shí)現(xiàn)井下的錨護(hù)作業(yè)，常規(guī)的錨護(hù)結(jié)構(gòu)是臨時(shí)支護(hù)和錨桿部設(shè)計(jì)為一個(gè)集成部件，安裝在掘錨機(jī)的截割部上，掘進(jìn)機(jī)截割部上安裝2部錨桿機(jī)，1個(gè)支護(hù)裝置，其中錨桿機(jī)安裝在可移動(dòng)的翻轉(zhuǎn)支架兩側(cè)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)支架的平移、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)錨桿機(jī)的角度及位置調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)在支護(hù)裝置下打頂錨桿、幫錨桿和錨索[1]。如圖1所示，錨護(hù)截割部上錨桿機(jī)的動(dòng)作可以升降、平移、旋轉(zhuǎn)。常規(guī)的錨護(hù)截割部結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：1）錨護(hù)裝置與掘進(jìn)機(jī)截割部集成，錨護(hù)裝置與掘進(jìn)機(jī)截割部集成，錨護(hù)機(jī)構(gòu)展開(kāi)、收回方便快捷。2）具有支護(hù)雙伸縮功能滿足巷道幫錨桿高、低位置需要。3）液控系統(tǒng)高、低速雙重控制，該技術(shù)能使錨桿機(jī)快速移動(dòng)至工作位置附近，慢速精確對(duì)孔，提高對(duì)孔效率（掘進(jìn)時(shí)不能錨護(hù)、錨護(hù)時(shí)不能掘進(jìn)）。

圖1 錨護(hù)截割部形式掘錨機(jī)

2 存在的問(wèn)題

錨護(hù)截割部結(jié)構(gòu)形式的掘錨機(jī)能夠滿足多數(shù)礦產(chǎn)開(kāi)采的施工要求，但是近年來(lái)隨著掘錨機(jī)應(yīng)用越來(lái)越廣，在井下錨護(hù)作業(yè)過(guò)程中逐漸出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題[2]。如在掘錨機(jī)掘進(jìn)截割工作過(guò)程中，由于截割部震動(dòng)大，出現(xiàn)臨時(shí)支護(hù)裝置的縱橫梁及伸縮內(nèi)外筒開(kāi)裂和錨桿機(jī)的關(guān)鍵接口處斷裂等嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。迫使掘錨機(jī)錨護(hù)功能無(wú)法使用，需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)或更換，嚴(yán)重影響錨護(hù)效率，進(jìn)而影響掘錨機(jī)的掘進(jìn)效率，給施工方帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 掘錨機(jī)錨桿部的新結(jié)構(gòu)形式

為了解決錨護(hù)截割部結(jié)構(gòu)形式掘錨機(jī)在震動(dòng)過(guò)大時(shí)，出現(xiàn)的錨桿機(jī)關(guān)鍵接口斷裂問(wèn)題，筆者公司設(shè)計(jì)了一種將錨桿部布置在本體兩側(cè)、行走部上的結(jié)構(gòu)形式掘錨機(jī)，即將錨桿機(jī)重新布置，避免震動(dòng)過(guò)大出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題[3]。如圖2所示，新結(jié)構(gòu)形式錨桿機(jī)是由錨桿機(jī)、上人平臺(tái)、擺動(dòng)伸縮臂、第二級(jí)伸縮平臺(tái)、第一級(jí)伸縮平臺(tái)5個(gè)部分組成。第一級(jí)伸縮油缸為動(dòng)力，使用耐磨滑動(dòng)軸承做運(yùn)動(dòng)支承。第二級(jí)伸縮采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動(dòng)齒輪，通過(guò)齒輪、齒條傳動(dòng)帶小車運(yùn)動(dòng)，小車采用一組滾動(dòng)輪。擺動(dòng)伸縮臂采用阿特拉斯鉆臂結(jié)構(gòu)，通過(guò)導(dǎo)向鍵限制方向，運(yùn)動(dòng)精度高，可實(shí)現(xiàn)伸縮臂前端錨桿機(jī)左右擺動(dòng)和升降動(dòng)作。錨桿機(jī)在前端通過(guò)減速機(jī)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)左右旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)井下頂錨桿、幫錨桿、角錨桿的錨固，施打錨桿時(shí)，有人工輔助作業(yè)的上人平臺(tái)。新結(jié)構(gòu)形式錨桿機(jī)一側(cè)與掘錨機(jī)本體連接，另一端與掘錨機(jī)行走部連接，這種結(jié)構(gòu)布置形式減少了震動(dòng)過(guò)大造成的質(zhì)量問(wèn)題。

圖2 新掘錨機(jī)錨桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式

如圖3所示，由于新結(jié)構(gòu)錨桿機(jī)在掘錨機(jī)的布置形式，液壓油箱泵站、電控箱等后移，本體加長(zhǎng)、行走加長(zhǎng)、一運(yùn)加長(zhǎng)設(shè)計(jì)，操作臺(tái)設(shè)計(jì)安裝在本體上，臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)在截割部上，在兩側(cè)行走部上安裝錨桿機(jī)構(gòu)。整機(jī)結(jié)構(gòu)布置更加合理、穩(wěn)定[4]。

圖3 新錨桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式掘錨機(jī)

3.1 雙級(jí)伸縮滑臺(tái)

雙級(jí)伸縮滑臺(tái)主要結(jié)構(gòu)包括滾動(dòng)小車、回轉(zhuǎn)減速機(jī)、齒輪、長(zhǎng)齒條 、滑動(dòng)軸承組 、油缸。第一級(jí)伸縮滑臺(tái)是液壓油缸為驅(qū)動(dòng)，使用耐磨滑動(dòng)軸承做運(yùn)動(dòng)支承，第二級(jí)伸縮滑臺(tái)是回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動(dòng)齒輪和齒條嚙合傳動(dòng)。帶動(dòng)滾動(dòng)小車前后運(yùn)動(dòng)，保證掘錨機(jī)掘進(jìn)時(shí)錨桿機(jī)回縮到回轉(zhuǎn)臺(tái)的后方，防止與截割部的動(dòng)作干涉（保證掘進(jìn)時(shí)不能錨護(hù)、錨護(hù)時(shí)不能掘進(jìn)），需要施作錨桿時(shí)，截割頭落地，錨桿機(jī)通過(guò)雙級(jí)伸縮滑臺(tái)進(jìn)行前伸，到巷道前方進(jìn)行錨桿作業(yè)，采用兩級(jí)伸縮平臺(tái)結(jié)構(gòu)保證錨桿機(jī)的前后運(yùn)動(dòng)行程更大[5]。如圖4。

圖4 雙級(jí)伸縮滑臺(tái)結(jié)構(gòu)形式

3.2 擺動(dòng)伸縮臂

擺動(dòng)伸縮臂主要結(jié)構(gòu)包括內(nèi)筒 、導(dǎo)向鍵、外筒。如圖 5所示。擺動(dòng)伸縮臂采用阿特拉斯鉆臂結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向鍵限制方向，擺動(dòng)伸縮臂的功能可帶動(dòng)錨桿機(jī)前伸和回縮，使錨桿機(jī)前伸距離巷道迎頭更短，還可以通過(guò)2組油缸實(shí)現(xiàn)大臂的升降和左右擺動(dòng)，保證錨桿機(jī)施作不用巷道位置的錨桿，對(duì)于巷道的適用性更高，適用更大尺寸的巷道。

圖5 擺動(dòng)伸縮臂結(jié)構(gòu)形式

3.3 上人平臺(tái)及錨桿機(jī)

該部分主要結(jié)構(gòu)包括錨桿機(jī)、上人平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)架 、回轉(zhuǎn)減速機(jī)。如圖6。

圖6 上人平臺(tái)及錨桿機(jī)

回轉(zhuǎn)減速器帶動(dòng)整體部件實(shí)現(xiàn)前后翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，向后翻轉(zhuǎn)是保證錨桿機(jī)不工作時(shí)，翻轉(zhuǎn)架扣在擺動(dòng)伸縮臂上，避免與掘錨機(jī)主機(jī)其他部件發(fā)生碰撞，前翻動(dòng)作角度不宜過(guò)大，錨桿施作時(shí)操作工人需要站到上人平臺(tái)進(jìn)行裝錨桿、上樹(shù)脂藥卷等工作，保證施工過(guò)程中的安全。錨桿機(jī)左右擺動(dòng)及前后翻轉(zhuǎn)通過(guò)回轉(zhuǎn)減速機(jī)和伸縮油缸實(shí)現(xiàn)，保證不同巷道位置的頂、幫、角錨桿的施作。

使用該形式錨桿機(jī)構(gòu)的掘錨機(jī)具有如下產(chǎn)品功能：1）安全可靠，施工人員在支護(hù)頂板下做簡(jiǎn)單的輔助性工作；2）減人省力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了錨護(hù)作業(yè)的機(jī)械化；3）改善作業(yè)環(huán)境，解決了掘進(jìn)機(jī)與錨桿機(jī)分體工作造成時(shí)間浪費(fèi)；4）使用掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)，鉆機(jī)扭矩大，推力大；5）通過(guò)高/低速液壓系統(tǒng)控制機(jī)載錨桿機(jī)，工作人員使用手動(dòng)閥或遙控器施工頂錨桿、角錨桿、幫錨桿及錨索；6）掘進(jìn)機(jī)截割頭落地，左、右錨桿機(jī)獨(dú)立控制可進(jìn)行不同排的錨固作業(yè)；7）液壓互鎖：掘進(jìn)機(jī)與錨護(hù)機(jī)構(gòu)有液壓互鎖切換閥，確保錨護(hù)機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)掘進(jìn)機(jī)不動(dòng)，防止誤操作；8）電氣互鎖：錨護(hù)機(jī)構(gòu)有壓力傳感器鎖死截割電機(jī)，防止誤操作；9）錨桿機(jī)與掘進(jìn)機(jī)均可使用手動(dòng)、遙控操作。

4 新結(jié)構(gòu)形式掘錨機(jī)錨桿機(jī)構(gòu)井下操作規(guī)程

4.1 操作第一步

找孔，左右錨桿機(jī)的動(dòng)作控制相對(duì)獨(dú)立，分別由左右操作臺(tái)多路閥及高低速切換閥控制，可由2個(gè)人分別操作。首先將高低速切換閥切換到高速模式，通過(guò)控制滑臺(tái)的多路閥將滑臺(tái)伸出至指定位置，安裝上人平臺(tái)，插入固定銷。并將錨桿部翻轉(zhuǎn)，通過(guò)多路閥控制左右側(cè)鏈條油缸、左右側(cè)滑架油缸、左右側(cè)前后擺動(dòng)油缸、左右側(cè)左右旋轉(zhuǎn)油缸快速找到孔的粗略位置，當(dāng)錨桿接近孔時(shí)，將高低速切換閥切換成低速模式，再次通過(guò)多路閥控制左右側(cè)鏈條油缸、左右側(cè)滑架油缸、左右側(cè)前后擺動(dòng)油缸、左右側(cè)左右旋轉(zhuǎn)油缸找到孔的精確位置，完成找孔工作。

4.2 操作第二步

鉆孔，左右錨桿機(jī)的動(dòng)作控制相對(duì)獨(dú)立，分別由左右操作臺(tái)多路閥控制，可由2個(gè)人分別操作，通過(guò)錨桿機(jī)的多路閥控制鏈條油缸和滑架油缸帶動(dòng)馬達(dá)的上下移動(dòng)，并利用馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，即可完成鉆孔工作。

4.3 操作第三步

裝錨桿，利用錨桿將樹(shù)脂藥卷送入錨桿孔內(nèi)，將帶有托盤(pán)、螺母的錨桿裝入轉(zhuǎn)接器中，啟動(dòng)滑動(dòng)架和鏈條驅(qū)動(dòng)油缸，當(dāng)樹(shù)脂藥卷前端達(dá)到孔底時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)馬達(dá)慢速旋轉(zhuǎn)，使錨桿刺破藥卷開(kāi)始攪拌，錨桿頂入孔底后停止滑動(dòng)架和鏈條驅(qū)動(dòng)油缸，保持馬達(dá)慢速旋轉(zhuǎn)幾秒以便藥卷攪拌充分。停止馬達(dá)旋轉(zhuǎn)并根據(jù)樹(shù)脂藥卷的凝固特性靜止十幾秒以使藥卷充分凝固，然后重新開(kāi)啟馬達(dá)慢速正轉(zhuǎn)，將螺母壓緊于錨桿托盤(pán)上直至馬達(dá)堵轉(zhuǎn)以達(dá)到初錨預(yù)緊力要求。

4.4 操作第四步

復(fù)位，將錨桿機(jī)、超前支護(hù)收回至初始位置，收回時(shí)注意管路，以防剮蹭、擠壓等造成的油管斷裂。

5 新結(jié)構(gòu)形式掘錨機(jī)錨桿機(jī)構(gòu)井下操作注意事項(xiàng)及日常維護(hù)

在進(jìn)行錨護(hù)作業(yè)時(shí)，一定要將截割急停按下，同時(shí)將設(shè)備切換至錨護(hù)動(dòng)作。保證錨桿機(jī)構(gòu)工作時(shí)，掘錨機(jī)的截割停止。操作錨桿機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)做到如下事項(xiàng)：1）不允許使用彎曲不直的錨桿，即單獨(dú)將錨桿插入錨桿孔應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)自如，無(wú)卡緊現(xiàn)象。2）切勿將油缸一次性頂?shù)轿?，然后開(kāi)足馬達(dá)旋轉(zhuǎn)攪拌，因?yàn)檫@樣作業(yè)。有些錨固劑會(huì)順著錨桿的螺旋形狀擠出而影響錨固效果。3）錨桿機(jī)鉆孔前，必須確保頂板與煤幫的穩(wěn)定，保證作業(yè)安全。4）調(diào)整錨桿機(jī)位置時(shí)要注意不要使錨桿機(jī)與其他物體產(chǎn)生刮碰，尤其注意不要刮碰油管。5）錨桿機(jī)鉆孔時(shí)，不準(zhǔn)帶著手套去試握鉆桿。6）錨桿機(jī)鉆孔時(shí)，不要一味加大油缸推力，以免降低鉆孔速度，造成卡鉆、斷釬、崩裂刀刃、頂彎鉆桿等故障。7）、鉆孔時(shí)，可先開(kāi)啟水閥，然后進(jìn)行鉆孔，若此時(shí)覺(jué)得水量較大，容易濺到人身上，在保證釬桿不堵的情況下，可先鉆1個(gè)孔位，再開(kāi)啟水閥。8）錨桿機(jī)折疊及回落時(shí)，與錨桿機(jī)保持一定距離，注意人身安全。9）錨護(hù)部分動(dòng)作時(shí)，注意錨桿機(jī)同時(shí)進(jìn)行幫錨桿作業(yè)時(shí)，錨桿機(jī)尾部的干涉位置。10）進(jìn)行錨桿作業(yè)時(shí)，注意各個(gè)位置管路，防止卡死導(dǎo)致的油管斷裂。11）在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，馬達(dá)一定不能反轉(zhuǎn)，以防鉆頭留在鉆孔內(nèi)。影響后續(xù)的作業(yè)。12）錨護(hù)機(jī)構(gòu)頂護(hù)板向前無(wú)限位機(jī)構(gòu)，錨護(hù)翻起時(shí)勻速翻起，以免前翻后傷人。13）錨護(hù)機(jī)構(gòu)收回時(shí)，將錨桿機(jī)各個(gè)動(dòng)作全部復(fù)位，勻速下落收回至雙級(jí)伸縮滑臺(tái)上。

掘錨機(jī)井下作業(yè)過(guò)程中，對(duì)于設(shè)備的日常維護(hù)十分必要，尤其是錨桿部的日常維護(hù)也是保證避免出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的重要事項(xiàng)，新結(jié)構(gòu)形式錨桿機(jī)構(gòu)使用過(guò)程中應(yīng)做到以下日常維護(hù)；錨護(hù)部分連接處較多，需要定期對(duì)禁固螺栓進(jìn)行緊固，每次檢修時(shí)都進(jìn)行此項(xiàng)維護(hù)；錨護(hù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)處有調(diào)整運(yùn)動(dòng)間隙的調(diào)整墊，發(fā)現(xiàn)間隙過(guò)大時(shí)，通過(guò)頂絲對(duì)間隙進(jìn)行調(diào)整，若發(fā)現(xiàn)無(wú)間隙，或鐵與鐵發(fā)生摩擦，應(yīng)及時(shí)更換耐磨塊[6]。錨桿機(jī)馬達(dá)出水口處設(shè)置有漏水孔，若發(fā)現(xiàn)錨桿作業(yè)時(shí)漏水孔出水量較大，代表密封失效，須及時(shí)更換密封圈；使用錨桿機(jī)前對(duì)錨桿機(jī)馬達(dá)、滑動(dòng)架各個(gè)位置耐磨塊間隙進(jìn)行調(diào)整，保證運(yùn)動(dòng)件可以穩(wěn)定運(yùn)行；錨桿機(jī)鏈條機(jī)構(gòu)定期檢查其松緊度，每班使用之前均檢查一遍[7]。錨桿機(jī)滑動(dòng)座與滑動(dòng)架要定期進(jìn)行涂抹潤(rùn)滑脂，由于長(zhǎng)期使用，加上淋水，表面鍍鉻層容易脫落，并且黏上污垢、生銹，在錨桿機(jī)停止使用一天以上再次使用時(shí)，需要除污和涂潤(rùn)滑脂。

6 結(jié)語(yǔ)

新型結(jié)構(gòu)形式的錨桿機(jī)構(gòu)在掘錨機(jī)上應(yīng)用，安裝在兩側(cè)行走部上方，本體部?jī)蓚?cè)更穩(wěn)固。不僅減輕了掘錨機(jī)井下截割作業(yè)時(shí)的震動(dòng)破壞，對(duì)于巷道頂部、幫部錨桿的施作范圍更大，適用條件更廣，減少錨護(hù)功能的故障[8]。提高了錨護(hù)效率，筆者認(rèn)為該種結(jié)構(gòu)形式對(duì)于不同工況的煤巷、半煤巖、硬巖巷道掘錨機(jī)形式均適用。煤礦井下巷道中,錨護(hù)的施工對(duì)巷道自身的安全性能產(chǎn)生了直接的影響,同時(shí)也將對(duì)煤礦井下的工作人員的人身安全造成威脅。良好的巷道錨護(hù)措施不僅能有效節(jié)約煤礦的成本,提高煤礦巷道的安全性能,同時(shí)也在一定程度上提高了煤礦的開(kāi)采效率。錨桿支護(hù)的施工速度較快,具有較好的耐久性,適用性也較好,能解決煤礦巷道支護(hù)過(guò)程中存在的問(wèn)題,因此該種錨桿機(jī)構(gòu)的掘錨機(jī)在煤礦巷道的錨護(hù)作業(yè)當(dāng)中會(huì)得到廣泛應(yīng)用。