Boltec235錨桿臺車的應用與故障淺析

龐明海

（五礦礦業（邯鄲）礦山工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

北洺河鐵礦巖石較軟，錨桿支護量較大，人工支護無法滿足生產需要。因此，2012年引進了Boltec235錨桿臺車。Boltec235錨桿臺車具有性能優越、效率高、鉆孔速度快、工作靈活以及安全系數高等特點。由于公司地下開掘的延伸，地壓的增加造成巖層穩定性變差，錨桿支護需求增加。2012年6月引用Boltec235錨桿臺車，半年試用結果表明，施工效果相當成功。2013年逐步取消7655鉆機的施工方式，2013年8月開始全部采用錨桿臺車施工，2014年3月開始采用臺車施工網片，后半年已經全部采用錨桿臺車施工錨桿和網片。

1 設備運行效果

為了盡快實現錨桿臺車的應用推廣，確保設備效率最大化（確保每班作業及確保圍巖較差區域能操作設備作業），培養人員熟練操作和維護，車間安排白班進行設備保養維護后再生產，中夜班進行正常生產，錨桿臺車在施工時暫定施工巷道頂部錨桿，經過半年的運行，操作人員逐漸熟練，正常臺效為：45根/班，最高時為55根/班，錨桿臺車施工部位增加至巷道起拱以上區域，解決了人工7655風鉆在起拱以上區域施工錨桿較難操作的問題。

通過運行和7655風鉆相比，人們發現，錨桿臺車存在臺效高、作業符合標準、勞動強度低以及施工人員少的優點，唯一的缺點就是生產成本較高，臺車和風鉆作業情況對比如表1所示。

表1 臺車和風鉆作業情況對比

2 設備性能

Boltec235錨桿臺車屬于鉸接式膠輪設備，移動比較靈活，行走由發動機提供動力，錨桿作業由A10V變量泵提供液壓動力，驅動Cop1132鑿巖機鉆孔，Cop1025鑿巖機注錨桿。自帶錨桿庫，每次可以安裝10根錨桿，自動裝錨桿定位準確，省去人工上錨桿的時間，使人員遠離危險作業地點，操作人員只要在安全駕駛室內操作設備即可。錨桿注完后收回大臂，錨桿庫安裝錨桿進行下一循環作業，可以始終保證人員不進入危險區域。

可以通過更換錨桿鑿巖機進行施工開縫錨桿、水脹錨桿、機械錨桿、砂漿錨桿等多種錨桿，可以根據巖層性質和支護等級選擇適合的支護形式，如圖1所示。

圖1 錨桿鑿巖機種類

大臂可以自由伸縮1.6 m，旋轉360°，因此單循環1.6 m巷道內所有部位均可以進行施工錨桿作業，如圖2所示。相對于7655鑿巖機，作業效率大大提高。

圖2 工作機構工作范圍

A10V變量泵為液壓系統提供22 MPa系統主壓力，通過各分配閥和減壓閥分別為各個執行機構提供工作所需壓力。通過高壓油管傳到Cop1132鑿巖機進行鑿巖鉆孔作業，鉆孔完畢后通過工作部換位機構把Cop1132鑿巖機移到副工作位，把Cop1025鑿巖機移到工作位進行注錨桿作業，完畢后再把Cop1132和Cop1025鑿巖機復位進行下一作業循環。

3 工作效率

表2 錨桿作業工序循環時間

由表2可以看出，每根錨桿作業時間為3.8～4.8 min，生產效率為15.7～12.5根/h，根據巖層的軟硬，作業效率也會有所波動。因此，要根據操作經驗針對不同巖層硬度合理調整沖擊和推進壓力，以達到高效作業的目的。

截至2017年底，錨桿臺車共施工錨桿16.63萬根，網片3 636片，詳情如表3所示。

表3 錨桿作業量統計

4 錨桿臺車在使用中的常見問題及優、缺點

4.1 常見問題

錨桿臺車在使用過程中容易出現以下問題：抓網器的功能不太靈活，操作過程中，需要有人協助抓網器才能完成其工作，并且抓網器過于笨重，影響車輛轉彎的靈活性；鉆孔與錨桿中心錯位，注錨桿影響效率；鑿巖機油管鋼絲繩護纜極易變形，且無法修復；鑿巖機支架及托板壽命短，嚴重影響滑片等磨損件的使用壽命；鑿巖機推進鏈條易斷，無防護措施；錨桿機械手擋片易擠裂，無法實現右側自動安裝錨桿，并且機械手底座極易磨損，機械手橡膠卡瓦極易脫落；空壓機壽命較短，且輸入軸處易漏油。

4.2 錨桿臺車優點

安全性能高，作業勞動強度降低；錨桿網片施工效率高；液壓系統故障易判斷。

4.3 錨桿臺車缺點

推進系統易損件使用壽命較短；鑿巖機換位系統支架與托板備件價格較高，使用壽命太短，而且磨損后無法修復，造成錨桿施工成本增加；設備國內保有量少，導致國內核心部件缺貨，一旦損壞造成設備停機時間太長；備件價格整體偏高。

5 液壓系統故障診斷與排除

設備工作過程中，液壓系統故障較多，工作壓力下降，并不一定是因為泵出現故障。鉆機、閥和液壓缸的故障也會引起壓力下降，應通過科學手段結合實際經驗去分析判斷，通過對液壓系統各個元件的測試，找出系統壓力偏低的部位，核實導致此故障的原因。

5.1 內泄故障與排除

液壓元件的內泄是造成泄壓的主要原因之一，工作過程中可能由于液壓油的高溫，經不起磨損，內部彈簧的疲勞導致液壓元件泄壓，此類故障較好判斷，也較好處理。通過液壓系統各個測壓點進行系統壓力檢測，根據設計圖紙要求核實，存在偏差較大的必存在泄壓故障，找到泄壓原件更換掉故障即可排除。

5.2 溢流孔堵塞與排除

此類故障和上述故障相反，是由于液壓油中的雜物對截面積較小的節流孔造成堵塞，導致液壓系統紊亂。因為節流孔都在先導油路中，并非堵塞比造成壓力增加，如果堵塞減壓閥控制的先導油路會造成系統壓力降低或升高，如果堵塞控制閥的溢流孔會導致控制閥失靈，動作無法停止或進行。因此，排除此類故障比較復雜，需要把整個液壓系統全部梳理，根據故障出現的不良現象進行局部目標的鎖定，然后拆解液壓元件進行檢查，排除故障。切忌盲目拆解，以免安裝不當造成其他故障，導致維修難度增加。

5.3 液壓泵故障與排除

液壓泵故障排除更為復雜，檢測主要有以下3種方法。

5.3.1 逐項排除檢測法

首先，將通往臂定位系統的油口堵死，此時壓力仍升不起來，則將通低沖閥的管路堵死，如果壓力還升不起來，則將沖擊油管接到別的較好系統上，此時壓力依舊，則說明泵可能有問題。

5.3.2 使用臺車修理間檢測裝置檢測

這一裝置既可測鉆機的壓力和流量參數，也可測泵的參數（有許多人以為它只能測鉆機），但測泵時要加工管接頭以便與泵的油管相接，切記在測試之前將液壓泵的調壓手柄旋松，開機后旋緊使壓力逐漸上升，因為不這樣做很可能在開機時將儀器內安全閥的保險片沖破。

5.3.3 在試驗臺上檢測

這一測試方法精度高，對被修泵來說可以提供較為準確的判斷。

6 液壓系統典型故障形成的原因和危害

錨桿臺車進行施工作業時液壓控制閥都處在封閉壓力油的工作狀態，且工作壓力一般都在18～23 MPa，在高壓工作狀態下泄漏是不可避免的，外泄可以用肉眼直觀地看到，容易發現和處理，相對內泄就不易發現和察覺，內泄的故障不但不易被查找，而且會造成液壓系統功率損失。液壓系統的功率損失一方面會造成能量上的損失，使系統的總效率下降，另一方面損失大部分能量轉變為熱量，引起油溫升高。然后，液壓油通過冷卻器利用循環水對其進行降溫，如圖3所示，液壓油通過冷卻器示意圖中剪頭的方向一進一出，生產水從冷卻器的另兩個口進出，通過導熱效果好的銅管利用溫度較低的生產水對溫度較高的液壓油進行降溫。

如果液壓油溫度高于65℃，圖3中60號溫控溢流閥就會打開，此時無論主機是否工作，生產水都會從進水口流入，通過液壓油冷卻器由62號閥和60號閥溢流出去，從而達到對液壓油降溫的效果。62號閥的作用是保證水路系統中至少有0.5 MPa的壓力，以備生產時水泵用水，避免水從60號閥全部溢出影響生產。

圖3 液壓油冷卻器工作原理

實際使用過程中，由于長期使用導致靈敏度降低，60號溫控閥經常出現誤動作。通過現場實際經驗積累，對60號閥進行替換，拆除后安裝一個DN15的球閥，開度控制在40%～55%，設備工作時溢流水常打開，既能保證生產用水的需求又能起到冷卻器降溫的效果。如果液壓油溫度超過65℃，每升高9℃，油液的使用壽命將縮短一半。

其結果會導致：工作油液黏度下降，泵的泄漏增加；液壓系統及元件的密封性能降低，甚至失效，使泄漏增加；液壓閥件的閥芯、閥體之間因熱膨脹而出現閥芯卡死現象，不能工作；油液潤滑性能降低，液壓元件的磨損加快，加速了元件的磨損失效，縮短了元件的使用壽命；油液汽化、蒸發，容易使液壓元件中產生氣穴、穴蝕；液壓膠管內壁脫落，容易堵塞濾油器、水冷卻器和液壓閥內的小孔，使液壓系統不能正常工作；縮短液壓系統設備的大修和報廢期。

7 錨桿臺車的單耗、臺效及主要備件消耗情況

表4 錨桿消耗對比

自2014年起，錨桿臺車已完全投入使用，通過表4對比可以得出，2015年比2014年錨桿單耗每根增加20.87元，增加24.9%。通過2～3年的使用，設備故障及核心部件已出現修復，主要包括推進系統、旋轉系統、換位系統。2015年，針對備件價格高、進貨周期長的缺陷，計劃對大臂及推進系統和鑿巖機換位系統的備件進行測繪加工，并且對現車易磨損部位加裝防護夾板，出現磨損時只更換夾板，避免整體更換的浪費。備件國產化前提是加工廠必須具有相當過硬的技術力量和生產能力。對于備件國產化存在的缺陷，目前沒有足夠的測繪工具和平臺，備件的真實數據無法控制在合理的偏差范圍之內。通過3年的努力，錨桿單耗控制在89.32元/根，與以往相比雖有所偏高，但對于全部采用原廠件相比，單耗還是降低很多。

8 錨桿臺車的發展

錨桿臺車的應用不僅可以改善支護效果、降低支護成本、加快成巷速度、減少輔助運輸量、減輕勞動強度、提高巷道斷面利用率等，還可以提高操作者的人身安全、降低勞動強度與改善作業條件等。

隨著礦山井巷、隧道等地下工程錨桿支護作業的普及與發展，引進先進性的自動化設備是時代發展的必然趨勢。國外各大礦山設備公司都相繼推出了功能全、自動化程度高的臺車式錨桿鉆裝車，真正實現了錨桿支護施工的高度機械化、智能化，從而減輕了工人負擔，提高了工作效率和施工質量。人們也應該與時俱進，趕上時代發展的步伐。