常立旗

摘 要：巷道开拓中矿井成巷速度和掘进机的开机效率均同掘支相关。巷道支护功能的提高主要有车载式和机载式两种途径，本文将对机载式和锚杆车载两种途径进行分析，以期探讨巷道锚固施工的最佳途径。

关键词：巷道锚固；机载式；锚杆车载式；掘进机

在我国煤矿开采中，井工开采是其主要形式，井下巷道的大量开掘是井工开采的重要途径。相关资料显示我国国有煤矿每年掘进8000多km长的巷道，其中每层开掘巷道占八层，因此，巷道的锚固施工对生產及安全具有重要意义。当前，我国煤矿开采巷道多是煤巷，以此来缩短井建时间和提高掘进速度。为提高巷道断面利用率和掘进速度，巷道采用了矩形断面的形状。同时，巷道布置也呈现多巷发展方向，其所处的地质环境也更加复杂。上述情况给巷道锚固提出了更高的要求，也增加了巷道锚固的难度。通常情况下，利用掘进机逐段推进，而后再人工使用液压锚杆钻机进行钻孔和锚杆的安装。但这种锚固施工存在效率不高、锚杆角度及行距难保证及劳动量等问题。这种锚杆支护方式增加了巷道支护同截煤间的矛盾，进而影响了掘进机的效率。本文拟对锚杆钻车掘进机载两种锚固形式进行探索，以选出较为有效的锚固形式。

1 两种锚固施工的方法

1.1 机载式锚固施工方式

机载式锚固施工是将掘进机作为行走平台，利用龙门架将锚杆钻机安装在掘进机上。掘进机停止作业后，利用导轨和液压油缸将锚杆钻机和龙门架推进巷道来完成打眼及安装锚杆等工作。

1.2 锚杆钻车式施工方式

锚杆钻车式锚固施工主要是利用其多功能锚杆的钻架来实现，这种结构较为复杂，主要是有调角装置、展臂机构和伸缩钻机等组成。其中，展臂装置由钻臂、固定框架及链接油缸等部分组成。油缸对固定框架及钻臂进行连接，利用油缸运动来推动固定框架内的钻臂滑移，进而使两钻架间的距离得以调整，实现锚杆支护对各种间距的需要。斜撑油缸和旋转油缸共同构成调角装置，利用旋转油缸来推动钻机向左右偏转适当的角度，进而满足巷道顶角中钻进锚杆的需要。钻机前后角度的调整依靠斜撑油缸的作用，以此来满足巷道顶板的不平状态。

2 两种锚固施工方法的比较分析

掘进机的机载式钻机同锚杆车载多功能钻机较为相似，但其作业本质却存在显著的差异。在应用范围上，锚杆车载钻机主要用于巷道顶部及两侧的打孔和支护，用于巷道的全断面锚固施工，而掘进机的机载式支护锚固施工则只能用于巷道的顶部打孔支护施工。

在应用技术方面，锚杆钻车支护中两钻架的最小间距可以适应全断面巷道支护的要求，且其选定是在大量调研的基础上进行的，而不是常规性选择。此外，展臂装置也可以随时调整间距，各种巷道的支护要求都能利用展臂调整间距，尤其是巷道支护密度高时，更能满足其距离及施工要求。可以说锚杆钻车锚固具有较强的适应性。而掘进机机载式锚固支护中的两钻架间距是按照掘进机机身进行设计，但因掘进机的机身宽，两钻架间距也相应会大，这会造成中间有较长的留空距离，因此，掘进机车载式锚固方式对于支护密度不高及锚杆安装间距大的巷道具有较好的应用价值，而对于支护密度高的巷道则无法使用，也可以说掘进机车载式巷道锚固施工具有一定的局限性。因为在实际煤矿开采过程中，采煤设备尺寸及功率都较大，也要求巷道的断面要大，断面应呈矩形且掘进高度应高于4.5m，宽度高于8.5m，作业面积掘进面都非常大。然而这种巷道的支护的难度也较大。巷道的高度难以采用掘进机机载锚固，锚杆支护必须对顶板破坏及变形进行有效控制，以确保顶板稳定。这种巷道支护必须实行锚杆钻架施工方能达到巷道要求。

在锚杆钻车式锚固施工中，钻架不仅能够上下移动，而且箱体上还预留有外部上下垂直的变幅装置，这种变幅装置能够显著提升锚杆钻机的适应性。同时，调整钻架前后的距离可以直接利用钻车的行走来实现，非常自如灵活。而掘进机的机载式锚固施工中，锚杆机箱上装置了支撑臂2个以收放钻机，因掘进机具有较高的机身，因此锚杆机工作的高度非常高，箱体同钻架间因缺乏变幅装置，所以其只能利用支撑臂对高度进行上下调整，且调整的幅度非常有限。可见，对于低矮的巷道而言，机载式锚杆机是难以适应作业要求的。同时，在前后距离的变化中还要利用前后移动掘进机来实现，但因掘进机机身较大，显得非常困难和笨拙。

锚杆车载式钻机同掘进机机载式在旋转方式上也存在显著差异。锚杆机利用旋转油缸进行横向旋转，这样能够使锚杆机的机构布局显得较为简单和紧凑，并且旋转的角度能顾实现全方位的圆周式旋转，这样能够对巷道两侧及上下进行打孔施工，尤其是巷道底部的打孔支护。而掘进机机载式锚杆机的选择则是利用普通的油缸来实现，鉴于油缸行程及安装位置的限制，其旋转角度也一定的限制，只能对巷道进行前后的锚固施工，对于侧壁锚固则难以有效实现。

除上述技术差异外，车载式钻机和掘进机机载式在操作上还存在一定差异。车载式钻架上有操纵阀接口，操纵人员能够对其直接进行操作作业，工作效率较高。而机载式锚杆则无操作空间，给锚杆和钻杆的安装带来一定难度，是操作非常不便，效率也相对较低。

锚杆钻车式和掘进机机载式是锚杆支护中常用的两种机械化作业方式。机械化支护作业不仅能够降低劳动强度，还能提高支护作业的效率，进一步解决了巷道支付同截煤间的突出矛盾，进而提高了掘进机的工作效率。但是在实际操作中，掘进机机载式锚杆的施工也存在一定的局限性。而锚杆钻机则在此方面显示出独特的优势，不仅克服了掘进机机载式锚固施工的局限性，而且使作业效率进一步提高。可见，研制和设计同我国煤矿开采相适应的锚杆钻机将成为我国煤矿安全生产的必然，但也存在一定的难点。为此，煤矿企业应不断强化对其的研发和改进，根据煤矿开采巷道的实际选择合适的锚杆钻车进行锚固施工，并在研制上、操作系统上及施工工艺等方面不断强化研发和改进，以进一步解决巷道支护与掘进间的矛盾。

参考文献

[1]刘泉声，雷广峰，彭星新.深部裂隙岩体锚固机制研究进展与思考[J].岩石力学与工程学报，2016，（2）：312-332.

[2]祁玉宁.2种巷道锚固施工装置的分析比较[J].煤矿机械，2013，34（1）：172-173.

（作者单位：河南省平顶山市中国平煤神马集团十三矿）