分段式锚杆钻车的设计与应用

马志光

（晋能控股煤业集团白洞矿业公司， 山西 大同 037003）

引言

煤炭企业主要选用掘进配套锚杆钻车对巷道进行采掘，当掘进机掘进一段之后退出后，锚杆钻车进入掘进区域充当支护设备。该掘进方式存在掘进机调机时间过长、安全系数低的问题。因此应对锚杆钻机车进行优化设计，使掘进机以及掘锚机组能满足工作需要，进而能够降低调集时间以及有效地降低操作人员的劳动强度。

1 快速掘进系统介绍

分段式锚杆钻车配置在掘进机组中可以有效地促进巷道的掘进速度，见图1。

图1 快速掘进系统结构

通常，由掘锚机组实现巷道掘进工作，分段锚杆钻车用于锚杆支护，与此同时需要设置弯曲带式转载机，以满足物料转载的作用。在设计分段式锚杆钻车的过程中，确定巷道顶锚支护数量为6 根，长度为2 200 mm 的金属锚杆，侧锚选用玻璃钢锚杆，长度为1 800 mm。设置了6 台顶锚杆钻机、4 台侧帮锚杆钻机、10 个锚杆支护。同时开发了新型的弯曲带式转载机，能够实现连续的运输以及自适应转弯。

2 分段式锚杆钻车的设计分析

分段式锚杆钻车是在锚杆钻车的基础上进行设计的，在整机的前部设置大量的锚杆钻机，可是由于巷道宽度有限，因此只能在整车的前段设置四台顶锚杆机。在使用分段支护时，需要一次性地实现所有的顶锚杆支护，从而能够有效地缩短支护时间，进而有效地优化巷道掘进速度。由于受到整机限制，前端四台顶锚杆钻机应实现左右滑移以及摆动，而后面的两台顶锚杆钻机需要使用定点支护的形式，从而可以进行远程操作以及一键启动，这样能够有效地降低操作人员的劳动强度，进而可以给后续锚钻系统的自动化提供技术支撑[1-2]。

在巷道掘进时，往往需要顶锚杆支护以及侧帮锚杆支护。在工作时，整机布置方式以及支护速度都不能满足前四段四台顶锚钻机的工作需要，因此需要在分段锚杆钻车布置四台侧帮锚杆钻机[3-4]。其中四台锚杆钻机选用两两布置的形式设置在尾部，与此同时前段与后段顶锚杆钻机之间的间距设置为整数，最大限度地提高锚杆支护的优化设计，见图2。

由于快速掘进系统能够进行掘、支、运平行作业，掘锚机组在巷道截割的过程中，该分段式锚杆钻机支护并不能移动，为此需要设置一套能够移动的带式转载机。通常带式转载机可以在分段式锚杆钻车跨骑下面移动，两者的驱动可以使用销齿机构驱动，从而可以促进独立运动，以及实现同步前进。对于掘进系统而言，掘锚机组能够实现截割以及牵引带式转载机的动作，而分段式锚杆钻机进行巷道锚杆支护，相应的带式转载机能够实现物料的转运，从而可以极大地优化巷道掘进速度，满足掘、支、运三者的平行作业[5-6]。

图2 分段式锚杆钻车的组成

3 分段式锚杆钻车的应用

该矿煤层赋存近水平，在局部表现为宽缓的波状起伏，在总体方面表现为正坡掘进为主，而相应的煤层底板标高范围在1 112～1 119 m 之间。在掘进时，煤层可能存在裂隙发育的现象，极易出现片帮冒顶的现象。煤层埋藏深度范围在51～92 m 的范围内，煤层尚未开始开采之前，上覆基岩的厚度达到3285m，根据煤层掘巷道支护参数以及相应的支护经验等，运输顺槽、调车铜室顶板以及相应的回风顺槽等需要选用冷拔丝网+圆钢锚杆+锚索支护。

在巷道施工的过程中，选用MB670/241 型掘锚机，其可以实现一次成形。掘锚机师傅可以在激光指向仪的作用下，依据站标定的中线以及腰线施工。通常可以借助掘锚机对煤壁实施截割，可以达到的深度为1 000 mm。掘锚机在工作时，可以自动给星形轮装载机发送指令，进而将煤转入中部的刮板机中，接着将其利用弯曲装载机将煤运到煤仓中[7-8]。经过工程实践发现，单日最高进尺达到85 m，月最高进尺达到3 088 m，在大断面单巷道掘进方面创造了新纪录，见图3。

4 结语

在快速掘进机中，分段式锚杆钻车是关键，可以实现掘进巷道掘、支与运平行作业。分段式锚杆钻车选用的设备包括分段式钻机分布方式和跨骑式履带行走机构两种。在控制锚钻系统时选用新型的电液控制阀组，可实现自动化控制，不仅可以有效地提升巷道支护速度，而且可以为后续全自动锚杆支护技术提供有效支撑。

图3 分段式锚杆钻车支护施工图（单位：mm）