1.研究背景與意義

根據(jù)調(diào)查分析報(bào)告，肥田煤礦為極復(fù)雜地質(zhì)類型。目前肥田煤礦按照礦井的開拓部署、煤層賦存條件和頂?shù)装迩闆r，結(jié)合開拓系統(tǒng)大巷布置方式及層位關(guān)系，將珠藏向斜南翼的+1050m 水平大巷層位、布置層位均布置在7號(hào)煤層底板標(biāo)五層位（標(biāo)五為硅質(zhì)灰?guī)r，灰色，厚層狀，中夾薄層蒙脫石），標(biāo)高分為 +1050m. 0

單軌液壓錨桿鉆車作為一種新型的煤礦井下支護(hù)設(shè)備，憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)與先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢，為硬巖條件下的支護(hù)難題提供了有效的解決方案，能夠顯著提升支護(hù)的綜合效率與安全性。

2.設(shè)備選型適配

2.1依據(jù)地質(zhì)條件選型

針對(duì)肥田煤礦硬巖特性，支護(hù)設(shè)備選用了CMMD5-35煤礦用單軌液壓錨桿鉆車。該鉆車在動(dòng)力系統(tǒng)方面配備了大功率液壓馬達(dá)，動(dòng)力遠(yuǎn)超普通鉆車，能夠?yàn)殂@頭提供強(qiáng)勁且穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，可有效克服硬巖的高阻力，確保鉆孔作業(yè)順利進(jìn)行。

2.2與其他設(shè)備協(xié)同考量

在肥田煤礦的井下作業(yè)現(xiàn)場，單軌液壓錨桿鉆車與掘進(jìn)機(jī)、膠帶輸送機(jī)及自移式機(jī)尾裝置等設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)緊密協(xié)作的有機(jī)整體。單軌液壓錨桿鉆車沿著預(yù)先安設(shè)好的懸軌快速前行至工作面迎頭，利用自身攜帶的支護(hù)平臺(tái)對(duì)頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)[]，防止頂板因長時(shí)間空頂而引發(fā)的垮落事故，最大程度縮短了空頂時(shí)間，保障了施工安全。

3.單軌液壓錨桿鉆車的工作流程解析

在肥田煤礦的實(shí)際掘進(jìn)作業(yè)中，單軌液壓錨桿鉆車與掘進(jìn)機(jī)緊密配合，形成了一套高效協(xié)同的工作流程和“截割-支護(hù)”時(shí)空協(xié)同，優(yōu)化作業(yè)循環(huán)時(shí)間。首先，掘進(jìn)機(jī)行駛到掘進(jìn)工作面迎頭進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，此時(shí)單軌液壓錨桿鉆車后退至掘進(jìn)機(jī)的后部，不占用額外的巷道空間，避免了傳統(tǒng)設(shè)備頻繁“錯(cuò)車”帶來的時(shí)間浪費(fèi)與安全隱患。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完成一次截割循環(huán)作業(yè)后，按照既定流程后退，為單軌液壓錨桿鉆車騰出作業(yè)空間。隨后，操作人員迅速啟動(dòng)單軌液壓錨桿鉆車，鉆車依靠其驅(qū)動(dòng)單元提供的動(dòng)力，沿著懸軌快速行走至迎頭最前端指定位置。到達(dá)指定位置后，鉆車的龍門支腿發(fā)揮作用，各支腿組件通過液壓油缸伸展，支腿底部的靴座牢固地支撐在巷道底板上，同時(shí)，伸縮梁根據(jù)巷道斷面尺寸靈活調(diào)整伸出長度，確保為鉆車提供穩(wěn)定可靠的支撐，防止在后續(xù)作業(yè)過程中出現(xiàn)晃動(dòng)或位移。

緊接著，利用錨網(wǎng)、鋼帶以及單軌液壓錨桿鉆車的支護(hù)平臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)作業(yè)。支護(hù)平臺(tái)在液壓油缸的精確控制下，根據(jù)巷道頂板的實(shí)際起伏狀況靈活轉(zhuǎn)動(dòng)、升降，調(diào)整至最佳支護(hù)角度，快速貼近頂板，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的及時(shí)有效防護(hù)，最大程度減少空頂時(shí)間，降低頂板垮落風(fēng)險(xiǎn)。在臨時(shí)支護(hù)完成后，操作人員操控單軌液壓錨桿鉆車進(jìn)入錨桿錨索支護(hù)作業(yè)環(huán)節(jié)。根據(jù)巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)要求，通過工作平臺(tái)的精確升降以及錨桿機(jī)單元的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)、平移，將錨桿機(jī)調(diào)整至合適位置，依次完成錨桿孔的鉆進(jìn)、清孔、錨桿安裝以及錨固劑注入等一系列工序。得益于錨桿機(jī)單元的高效設(shè)計(jì)，單軌液壓錨桿鉆車在一次停機(jī)的狀況下，能夠連續(xù)完成多排錨桿錨索的支護(hù)作業(yè)，大大提高了支護(hù)效率。

當(dāng)一個(gè)完整的掘進(jìn)支護(hù)循環(huán)中的支護(hù)作業(yè)全部完成后，單軌液壓錨桿鉆車收起支腿，沿懸軌后退到掘進(jìn)機(jī)后部，等待下一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)開始。如此循環(huán)往復(fù)，單軌液壓錨桿鉆車與掘進(jìn)機(jī)緊密配合，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)與支護(hù)作業(yè)的高效銜接，顯著提高了肥田煤礦硬巖巷道的掘進(jìn)效率與支護(hù)質(zhì)量。

4.應(yīng)用效果評(píng)估

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應(yīng)用顯著提高了掘進(jìn)效率[2]。在肥田煤礦1050東翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)工作面未使用單軌液壓錨桿鉆車時(shí)，月進(jìn)尺僅約90米，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，支護(hù)效率難以滿足礦井生產(chǎn)需求，同時(shí)傳統(tǒng)的支護(hù)方式未能徹底解決臨時(shí)支護(hù)空頂作業(yè)的問題。

4.1支護(hù)效率提升

引入單軌液壓錨桿鉆車后，其與掘進(jìn)機(jī)緊密配合，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)與支護(hù)的快速銜接作業(yè)。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完成一個(gè)截割循環(huán)后退時(shí)，鉆車迅速沿懸軌前行至迎頭，利用支護(hù)平臺(tái)快速展開臨時(shí)支護(hù)，5分鐘內(nèi)即可完成初露頂板防護(hù)，大幅縮短空頂時(shí)間。隨后，錨桿鉆機(jī)單元高效作業(yè)，節(jié)省了支護(hù)時(shí)間[3]，以每根錨桿鉆孔時(shí)間約6分鐘的速度，一次停機(jī)可連續(xù)完成3至4排的錨桿錨索支護(hù)，支護(hù)人數(shù)由原來的4至5人減到2至3人，相較傳統(tǒng)方式效率提升近 50‰ 該工作面月進(jìn)尺提高至201米以上，有效保障了礦井的接續(xù)生產(chǎn)，充分展現(xiàn)了單軌液壓錨桿鉆車在硬巖條件下的支護(hù)效率。

4.2支護(hù)質(zhì)量強(qiáng)化

單軌液壓錨桿鉆車的應(yīng)用顯著提升了支護(hù)質(zhì)量。在錨桿錨索安裝精度方面，傳統(tǒng)人工操作受限于井下復(fù)雜環(huán)境與工人技術(shù)水平差異，錨桿安裝角度偏差常達(dá) ±15^° 以上，錨索錨固力也難以穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)受力不均，影響巷道長期穩(wěn)定性。而單軌液壓錨桿鉆車憑借精準(zhǔn)的液壓控制系統(tǒng)與自動(dòng)化錨桿安裝機(jī)構(gòu)，將錨桿安裝角度偏差嚴(yán)格控制在 ±5^° 以內(nèi)，錨索錨固力合格率提升至 95% 以上，確保每根錨桿錨索都能精準(zhǔn)、有效地發(fā)揮支護(hù)作用，使巷道圍巖受力均勻，極大增強(qiáng)了支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠性。

從支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來看，面對(duì)肥田煤礦硬巖復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境，原支護(hù)方式常出現(xiàn)頂板下沉、兩幫收斂過大等問題。單軌液壓錨桿鉆車通過優(yōu)化臨時(shí)支護(hù)流程，利用支護(hù)平臺(tái)迅速、穩(wěn)固地?fù)纹痦敯澹Y(jié)合高效的錨桿錨索永久支護(hù)，構(gòu)建起多層次、高強(qiáng)度的支護(hù)體系。在肥田煤礦11采區(qū)1050東翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)工作面，頂板最大下沉量由原來的150mm 以上降低至 30mm 以內(nèi)，兩幫收斂量控制在 20mm 左右，有效抑制了圍巖變形，為巷道提供了持久穩(wěn)定的支撐，保障了安全生產(chǎn)。

此外，通過對(duì)圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得知，在單軌液壓錨桿鉆車應(yīng)用區(qū)域，巷道圍巖變形速率在掘進(jìn)初期明顯減緩，且變形趨于穩(wěn)定的時(shí)間大幅縮短。這表明鉆車的及時(shí)、高質(zhì)量支護(hù)能夠快速平衡圍巖應(yīng)力，阻止圍巖進(jìn)一步劣化，為后續(xù)噴漿作業(yè)創(chuàng)造了安全可靠的巷道條件，有力提升了肥田煤礦的整體支護(hù)水平。

4.3經(jīng)濟(jì)效益分析

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應(yīng)用帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。從設(shè)備購置成本來看，雖然單軌液壓錨桿鉆車的初期采購價(jià)格相對(duì)較高，但考慮到其綜合性能與長期效益，該投資具有較高的性價(jià)比。其液壓系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，密封件等易損件更換周期較長，維修保養(yǎng)成本較傳統(tǒng)設(shè)備顯著降低。

對(duì)比傳統(tǒng)的支護(hù)工藝，單軌液壓錨桿鉆車大幅縮短了每個(gè)支護(hù)循環(huán)的時(shí)間，提高了月進(jìn)尺。以1050東翼運(yùn)輸大巷為例，傳統(tǒng)工藝月進(jìn)尺90米，采用鉆車后月進(jìn)尺提升至201米以上，每月提升進(jìn)尺達(dá)111米以上，掘進(jìn)單價(jià)按照20000元/米計(jì)算，每月可增加效益222萬元以上。此外，鉆車的高效支護(hù)有效減少了巷道頂板事故風(fēng)險(xiǎn)，降低了因事故導(dǎo)致的停工、停產(chǎn)損失以及巷道返修成本。綜合設(shè)備購置、運(yùn)行維護(hù)成本以及增產(chǎn)效益，單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應(yīng)用將為礦井創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，有力推動(dòng)礦井的高質(zhì)量發(fā)展。

4.4安全效益凸顯

單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦的應(yīng)用帶來了顯著的安全效益。單軌液壓錨桿鉆車通過優(yōu)化作業(yè)流程，大幅減少了礦工在危險(xiǎn)區(qū)域的暴露時(shí)間。單軌液壓錨桿鉆車設(shè)置了可移動(dòng)、伸縮式的超前臨時(shí)支護(hù)機(jī)構(gòu)，操作人員在永久支護(hù)下作業(yè)，降低了事故風(fēng)險(xiǎn)。

此外，單軌液壓錨桿鉆車的高精度支護(hù)能力確保了巷道圍巖的穩(wěn)定性，有效減少了因支護(hù)質(zhì)量不佳引發(fā)的巷道變形、垮塌等事故隱患[4]。從長期的安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，肥田煤礦在應(yīng)用單軌液壓錨桿鉆車后，無頂板工傷事故發(fā)生，安全生產(chǎn)周期明顯延長，為礦工創(chuàng)造了更加安全的作業(yè)環(huán)境，保障了礦井的可持續(xù)發(fā)展，充分體現(xiàn)了單軌液壓錨桿鉆車在提升煤礦井下作業(yè)安全性方面的突出優(yōu)勢。

5.結(jié)束語

本研究針對(duì)肥田煤礦硬巖條件下的支護(hù)難題，深入探究了單軌液壓錨桿鉆車的應(yīng)用實(shí)踐。通過對(duì)鉆車結(jié)構(gòu)與工作原理的剖析，明確其具備適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件的設(shè)計(jì)優(yōu)勢，各關(guān)鍵部件協(xié)同作業(yè)，為高效支護(hù)提供了有力支撐。在肥田煤礦的實(shí)際應(yīng)用中，依據(jù)地質(zhì)特征合理選型，并與其他設(shè)備緊密協(xié)同，有效解決了硬巖鉆進(jìn)支護(hù)困難、支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題，取得了顯著的應(yīng)用效果，掘進(jìn)效率大幅提升，支護(hù)質(zhì)量顯著加強(qiáng)，同時(shí)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益與安全效益。

單軌液壓錨桿鉆車將持續(xù)向著智能化、高效化、可靠化方向發(fā)展，為煤礦的安全、高效生產(chǎn)注入強(qiáng)大動(dòng)力。單軌液壓錨桿鉆車在肥田煤礦硬巖條件下的高效應(yīng)用，對(duì)于提高該煤礦的掘進(jìn)效率、保障安全生產(chǎn)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度[5以及推動(dòng)煤礦行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。能

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