Boltec235锚杆台车的应用与故障浅析

庞明海

（五矿矿业（邯郸）矿山工程有限公司，河北 邯郸 056000）

北洺河铁矿岩石较软，锚杆支护量较大，人工支护无法满足生产需要。因此，2012年引进了Boltec235锚杆台车。Boltec235锚杆台车具有性能优越、效率高、钻孔速度快、工作灵活以及安全系数高等特点。由于公司地下开掘的延伸，地压的增加造成岩层稳定性变差，锚杆支护需求增加。2012年6月引用Boltec235锚杆台车，半年试用结果表明，施工效果相当成功。2013年逐步取消7655钻机的施工方式，2013年8月开始全部采用锚杆台车施工，2014年3月开始采用台车施工网片，后半年已经全部采用锚杆台车施工锚杆和网片。

1 设备运行效果

为了尽快实现锚杆台车的应用推广，确保设备效率最大化（确保每班作业及确保围岩较差区域能操作设备作业），培养人员熟练操作和维护，车间安排白班进行设备保养维护后再生产，中夜班进行正常生产，锚杆台车在施工时暂定施工巷道顶部锚杆，经过半年的运行，操作人员逐渐熟练，正常台效为：45根/班，最高时为55根/班，锚杆台车施工部位增加至巷道起拱以上区域，解决了人工7655风钻在起拱以上区域施工锚杆较难操作的问题。

通过运行和7655风钻相比，人们发现，锚杆台车存在台效高、作业符合标准、劳动强度低以及施工人员少的优点，唯一的缺点就是生产成本较高，台车和风钻作业情况对比如表1所示。

表1 台车和风钻作业情况对比

2 设备性能

Boltec235锚杆台车属于铰接式胶轮设备，移动比较灵活，行走由发动机提供动力，锚杆作业由A10V变量泵提供液压动力，驱动Cop1132凿岩机钻孔，Cop1025凿岩机注锚杆。自带锚杆库，每次可以安装10根锚杆，自动装锚杆定位准确，省去人工上锚杆的时间，使人员远离危险作业地点，操作人员只要在安全驾驶室内操作设备即可。锚杆注完后收回大臂，锚杆库安装锚杆进行下一循环作业，可以始终保证人员不进入危险区域。

可以通过更换锚杆凿岩机进行施工开缝锚杆、水胀锚杆、机械锚杆、砂浆锚杆等多种锚杆，可以根据岩层性质和支护等级选择适合的支护形式，如图1所示。

图1 锚杆凿岩机种类

大臂可以自由伸缩1.6 m，旋转360°，因此单循环1.6 m巷道内所有部位均可以进行施工锚杆作业，如图2所示。相对于7655凿岩机，作业效率大大提高。

图2 工作机构工作范围

A10V变量泵为液压系统提供22 MPa系统主压力，通过各分配阀和减压阀分别为各个执行机构提供工作所需压力。通过高压油管传到Cop1132凿岩机进行凿岩钻孔作业，钻孔完毕后通过工作部换位机构把Cop1132凿岩机移到副工作位，把Cop1025凿岩机移到工作位进行注锚杆作业，完毕后再把Cop1132和Cop1025凿岩机复位进行下一作业循环。

3 工作效率

表2 锚杆作业工序循环时间

由表2可以看出，每根锚杆作业时间为3.8～4.8 min，生产效率为15.7～12.5根/h，根据岩层的软硬，作业效率也会有所波动。因此，要根据操作经验针对不同岩层硬度合理调整冲击和推进压力，以达到高效作业的目的。

截至2017年底，锚杆台车共施工锚杆16.63万根，网片3 636片，详情如表3所示。

表3 锚杆作业量统计

4 锚杆台车在使用中的常见问题及优、缺点

4.1 常见问题

锚杆台车在使用过程中容易出现以下问题：抓网器的功能不太灵活，操作过程中，需要有人协助抓网器才能完成其工作，并且抓网器过于笨重，影响车辆转弯的灵活性；钻孔与锚杆中心错位，注锚杆影响效率；凿岩机油管钢丝绳护缆极易变形，且无法修复；凿岩机支架及托板寿命短，严重影响滑片等磨损件的使用寿命；凿岩机推进链条易断，无防护措施；锚杆机械手挡片易挤裂，无法实现右侧自动安装锚杆，并且机械手底座极易磨损，机械手橡胶卡瓦极易脱落；空压机寿命较短，且输入轴处易漏油。

4.2 锚杆台车优点

安全性能高，作业劳动强度降低；锚杆网片施工效率高；液压系统故障易判断。

4.3 锚杆台车缺点

推进系统易损件使用寿命较短；凿岩机换位系统支架与托板备件价格较高，使用寿命太短，而且磨损后无法修复，造成锚杆施工成本增加；设备国内保有量少，导致国内核心部件缺货，一旦损坏造成设备停机时间太长；备件价格整体偏高。

5 液压系统故障诊断与排除

设备工作过程中，液压系统故障较多，工作压力下降，并不一定是因为泵出现故障。钻机、阀和液压缸的故障也会引起压力下降，应通过科学手段结合实际经验去分析判断，通过对液压系统各个元件的测试，找出系统压力偏低的部位，核实导致此故障的原因。

5.1 內泄故障与排除

液压元件的內泄是造成泄压的主要原因之一，工作过程中可能由于液压油的高温，经不起磨损，内部弹簧的疲劳导致液压元件泄压，此类故障较好判断，也较好处理。通过液压系统各个测压点进行系统压力检测，根据设计图纸要求核实，存在偏差较大的必存在泄压故障，找到泄压原件更换掉故障即可排除。

5.2 溢流孔堵塞与排除

此类故障和上述故障相反，是由于液压油中的杂物对截面积较小的节流孔造成堵塞，导致液压系统紊乱。因为节流孔都在先导油路中，并非堵塞比造成压力增加，如果堵塞减压阀控制的先导油路会造成系统压力降低或升高，如果堵塞控制阀的溢流孔会导致控制阀失灵，动作无法停止或进行。因此，排除此类故障比较复杂，需要把整个液压系统全部梳理，根据故障出现的不良现象进行局部目标的锁定，然后拆解液压元件进行检查，排除故障。切忌盲目拆解，以免安装不当造成其他故障，导致维修难度增加。

5.3 液压泵故障与排除

液压泵故障排除更为复杂，检测主要有以下3种方法。

5.3.1 逐项排除检测法

首先，将通往臂定位系统的油口堵死，此时压力仍升不起来，则将通低冲阀的管路堵死，如果压力还升不起来，则将冲击油管接到别的较好系统上，此时压力依旧，则说明泵可能有问题。

5.3.2 使用台车修理间检测装置检测

这一装置既可测钻机的压力和流量参数，也可测泵的参数（有许多人以为它只能测钻机），但测泵时要加工管接头以便与泵的油管相接，切记在测试之前将液压泵的调压手柄旋松，开机后旋紧使压力逐渐上升，因为不这样做很可能在开机时将仪器内安全阀的保险片冲破。

5.3.3 在试验台上检测

这一测试方法精度高，对被修泵来说可以提供较为准确的判断。

6 液压系统典型故障形成的原因和危害

锚杆台车进行施工作业时液压控制阀都处在封闭压力油的工作状态，且工作压力一般都在18～23 MPa，在高压工作状态下泄漏是不可避免的，外泄可以用肉眼直观地看到，容易发现和处理，相对内泄就不易发现和察觉，内泄的故障不但不易被查找，而且会造成液压系统功率损失。液压系统的功率损失一方面会造成能量上的损失，使系统的总效率下降，另一方面损失大部分能量转变为热量，引起油温升高。然后，液压油通过冷却器利用循环水对其进行降温，如图3所示，液压油通过冷却器示意图中剪头的方向一进一出，生产水从冷却器的另两个口进出，通过导热效果好的铜管利用温度较低的生产水对温度较高的液压油进行降温。

如果液压油温度高于65℃，图3中60号温控溢流阀就会打开，此时无论主机是否工作，生产水都会从进水口流入，通过液压油冷却器由62号阀和60号阀溢流出去，从而达到对液压油降温的效果。62号阀的作用是保证水路系统中至少有0.5 MPa的压力，以备生产时水泵用水，避免水从60号阀全部溢出影响生产。

图3 液压油冷却器工作原理

实际使用过程中，由于长期使用导致灵敏度降低，60号温控阀经常出现误动作。通过现场实际经验积累，对60号阀进行替换，拆除后安装一个DN15的球阀，开度控制在40%～55%，设备工作时溢流水常打开，既能保证生产用水的需求又能起到冷却器降温的效果。如果液压油温度超过65℃，每升高9℃，油液的使用寿命将缩短一半。

其结果会导致：工作油液黏度下降，泵的泄漏增加；液压系统及元件的密封性能降低，甚至失效，使泄漏增加；液压阀件的阀芯、阀体之间因热膨胀而出现阀芯卡死现象，不能工作；油液润滑性能降低，液压元件的磨损加快，加速了元件的磨损失效，缩短了元件的使用寿命；油液汽化、蒸发，容易使液压元件中产生气穴、穴蚀；液压胶管内壁脱落，容易堵塞滤油器、水冷却器和液压阀内的小孔，使液压系统不能正常工作；缩短液压系统设备的大修和报废期。

7 锚杆台车的单耗、台效及主要备件消耗情况

表4 锚杆消耗对比

自2014年起，锚杆台车已完全投入使用，通过表4对比可以得出，2015年比2014年锚杆单耗每根增加20.87元，增加24.9%。通过2～3年的使用，设备故障及核心部件已出现修复，主要包括推进系统、旋转系统、换位系统。2015年，针对备件价格高、进货周期长的缺陷，计划对大臂及推进系统和凿岩机换位系统的备件进行测绘加工，并且对现车易磨损部位加装防护夹板，出现磨损时只更换夹板，避免整体更换的浪费。备件国产化前提是加工厂必须具有相当过硬的技术力量和生产能力。对于备件国产化存在的缺陷，目前没有足够的测绘工具和平台，备件的真实数据无法控制在合理的偏差范围之内。通过3年的努力，锚杆单耗控制在89.32元/根，与以往相比虽有所偏高，但对于全部采用原厂件相比，单耗还是降低很多。

8 锚杆台车的发展

锚杆台车的应用不仅可以改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等，还可以提高操作者的人身安全、降低劳动强度与改善作业条件等。

随着矿山井巷、隧道等地下工程锚杆支护作业的普及与发展，引进先进性的自动化设备是时代发展的必然趋势。国外各大矿山设备公司都相继推出了功能全、自动化程度高的台车式锚杆钻装车，真正实现了锚杆支护施工的高度机械化、智能化，从而减轻了工人负担，提高了工作效率和施工质量。人们也应该与时俱进，赶上时代发展的步伐。