履带式双臂锚杆钻车的研究与设计

◎王兴文

由于煤矿、巷道施工的特殊性，所以会经常采取钻爆法与机掘法，其中机掘法是最常用的一种方法，尤其是在履带式双臂锚杆钻车研发出来之后，该机械设备立刻成为相关施工作业的首选装备。履带式双臂锚杆钻车，为全液压驱动，控制方式可以分为手动、半自动和全自动，现在该设备已经得到广泛的普及。

一、履带式双臂锚杆钻车概述

1.履带式双臂锚杆钻车。履带式双臂锚杆钻车，已经是煤矿、巷道施工中的重要工具，不但改善了支护效果、降低支护成本，还能加快施工速度，从而提高施工的效率，另外该设备对巷道的断面利用率非常高，所以在使用上有着明显的优势。目前锚杆钻车有很多类型，一般会以锚杆钻机的数量进行划分，也就是单臂、多臂锚杆钻车，多臂又分为双臂和四臂等其中最常用的就是双臂锚杆钻车。该设备结构简单，并且体积非常小，所以使用起来安全性更高，通过升降装置与钻臂变位机构配合动作，可以进行巷道内不同高度不同角度锚杆、锚索打孔的施工作业。

2.履带式双臂锚杆钻车设计原则。为了能够满足各环境的施工作业，履带式双臂锚杆钻车在设计上要遵守很多原则，这样才能进行锚杆、支护作业，并且要针对施工现场做综合性的考虑。首先是结构布局必须要紧凑，这是为了能够在狭小的地形内进行施工，而且在两台设备交叉作业时，也能更灵活的调整，避免相互之间无法错车的问题出现。临时支护装置，能够有效保证相关人员的安全。

二、履带式双臂锚杆钻车使用优势

1.施工安全系数得到提高。任何机械设备在使用过程中，安全性永远都是第一位，履带式双臂锚杆钻车，在安全性上面有足够的保障。由于设置了可移动、伸缩式的超前临时支护机构，所以施工人员会站在具有防护效果的顶板下进行作业，这样就提高了安全系数，避免施工人员站在空顶下作业，引发安全事故问题。其次临时支护机构，还拥有托举网片的功能，很多没有使用锚杆钻机的施工单位，都是人员站在空顶下用手临时托举网片，这种方法无疑存在很大的安全隐患面，而托举网片的功能，可以有效避免人工托举网片，同时还减少了施工人员的工作量，当然最重要的是安全性比较高。

2.人力劳动强度大大降低。相比传统的方法，履带式双臂锚杆钻车，只需要配备一名主司机、两名支护作业人员即可完成所有作业。传统都是使用单体液压钻机支护顶板，需要大量的人力才能完成相应工作，例如10名支护作业人员，还有两台单体液压机、两台煤电钻都要同时运行，每台机器都要配备至少一人，所以投入的人力资源非常大。当然该方法支护速度较慢，劳动强度非常大，而履带式双臂锚杆钻车，不但投入的人力资源少，作业时不需要进行二次紧固，降低了人力劳动强度，也提高了施工效率与质量，更是避免了安全隐患，所以履带式双臂锚杆钻车才成为当下煤矿、巷道施工的主要设备。

3.作业环境得到大幅改善。因为履带式双臂锚杆钻车，可以实现对空顶的预支护，所以改善了施工人员的作业环境，有了临时支护顶板，可以增加施工人员的安全保障。传统的单体液压钻机，在使用过程中由于施工人员站在钻孔下方，所以煤泥水会直接流在施工人员身上，就算穿着工作服仍会被淋湿，这种情况一直无法有效解决。履带式双臂锚杆钻车，则避免了该问题，因为顶板的作用，施工人员基本上都是距离钻孔两米进行作业，不会影响施工人员，现场的作业环境得到有效改善。

三、履带式双臂锚杆钻车功能部件结构设计

1.钻进部。履带式双臂锚杆钻车的钻进部，一般是固定在工作平台的支座上面，而且呈左右对称布置，针对钻进部各关节的运动控制，可以带动锚杆机实现相关的锚杆作业。在施工过程中，由于受力相对复杂，不但要承受弯矩和扭矩，还要承受锚杆作业时的冲击力，所以该部件必须要具备刚度、强度、刚疲劳性能等，为了满足灵活操作的特性与适当强度需求，还要尽可能减少重量。钻进部的结构是由后铰接座、钻臂、操作台、锚杆机等部分组成，锚杆机则是由滑动架、链条传动装置等部分组成。

2.临时支护。临时支护一般会在设备工作平台的前部中间处，可以进行前后摆动，随意调整支护位置与角度，临时自护的作用非常重要，可以有效防止顶板坍塌，最大程度保护施工人员的安全，避免造成较为严重的安全事故。临时支护的结构，由伸缩筒、顶棚组成，伸缩内筒可以相对外筒进行伸缩，有效增大的支护面积。

3.底盘部。履带双臂锚杆钻车的底盘部是整个设备的核心，为各个部件提供接口，并且承载来自钻孔、行走等各种负载。在设备下方前后共有四个支撑腿，这是为了稳定机器，连杆机构在本体上部前端，后面左侧是操纵台与电缆卷筒，右侧则是泵台以及开关箱。连杆机构及升降油缸是锚杆钻车的调高装置，施工人员可以通过连杆机构及油缸来调整升降距离，从而实现煤矿巷道内不同高度锚杆锚索的施工作业。

4.履带部。锚杆钻车的履带部，大多数会由两台马达提供动力，这样可以实现恶劣地形的移动，并且通过行星减速机、驱动轮以及履带来行走。行走减速机内集成制动装置，停止时会将减速机抱死，在施工时通过油压控制打开即可。

5.控制系统。履带式双臂锚杆钻机的控制系统，主要包括液压系统、冷却除尘以及电气系统，其中液压系统采用了负载敏感控制技术，以此来降低能耗、减少系统散热，并且对执行元件提供更为精确的控制。冷却除尘设置了外部接水口，在进行相应施工作业时，通过预留的接口来进行水源接通，经过冷却器冷却液压油之后，再进入到两台锚杆机的动力头，在作业时还可以实现一面冷却一面降低浮尘的效果。电气系统由开关箱、操作箱、甲烷传感器、语音警报器等多部分组成，其中开关箱是最关键的部分，也是整个电气系统的核心，其内部设置PLC控制器，并且操作箱上会有液晶显示屏，这样就可以观察运行参数，确保设备不出现故障问题。

四、结束语

履带式双臂锚杆钻车，是当下国内各大巷道掘进等工作的首选装备，这种机器的推广，不但提高了相关工作的速度与水平，更是在技术上有了一定创新，所以该机器已经成为锚杆支护设备的主要发展方向，具备良好的发展空间。履带式双臂锚杆钻车，不但可以使用在煤矿、隧道等工作中，还可以根据工作环境自由调整，实现巷道内不同高度与角度锚杆孔、炮眼孔的施工作业。实际工作中还减少了锚杆定位时间，并且提高锚杆支护效率，所以具备很多优势，该机器未来会得到更加广泛的普及和使用。