跨騎式五臂鉆車結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用

張 娟

(山西天巨重工機械有限公司，山西 晉城 048000)

0 引言

我國煤礦90%以上為井下開采，隨著煤礦現(xiàn)代化步伐的加快，煤礦設(shè)備正在向重型化、大型化的方向發(fā)展，整機輸送、安裝和檢修的需求使得巷道斷面不斷增大，巷道寬度多數(shù)已超過5.0 m。大斷面巷道采掘銜接是直接影響礦井高產(chǎn)高效的關(guān)鍵所在,錨桿支護技術(shù)是大斷面巷道支護的一種快速有效支護方法，巷道掘進支護工序時長約為一個工作循環(huán)時長的三分之一左右。在使用單體錨桿鉆機、氣動鑿巖機等進行支護作業(yè)時還需要人工搬運鉆機、搭腳手架等工作，支護時間更長，掘進效率低。近年來，隨著采礦裝備越來越先進，支護裝備還停留在原來的水平，多個礦業(yè)集團都存在著采掘不銜接的問題，導(dǎo)致掘進跟不上，形不成綜采工作面[1]。要想改變現(xiàn)有的掘錨桿支護工藝狀況，提高錨桿支護施工速度和支護質(zhì)量，新型大斷面五臂錨桿鉆車必須在以下幾個方面有所突破：①多功能化，鉆車五套鉆臂可同時展開，互為補充，快速對頂、幫巷道進行錨護施工作業(yè)；②跨騎式行走，機組機體跨騎式結(jié)構(gòu)不僅要適應(yīng)皮帶運輸機跨騎尺寸要求，還需滿足刮板輸送機、二運轉(zhuǎn)載機跨騎尺寸要求，整機適用范圍廣；③智能化，整機采用視距范圍內(nèi)操控系統(tǒng)設(shè)計，操作方便快捷，安全性高。為此，本文介紹了CMM5-30跨騎式五臂鉆車的組成、工作原理及主要結(jié)構(gòu)。

1 跨騎式五臂鉆車的組成及工作原理

跨騎式五臂鉆車屬于煤礦井下履帶行走設(shè)備，主要由機體部、鉆孔推進裝置、兩套前鉆臂、一套中鉆臂、兩套后鉆臂、行走部、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等幾大部分構(gòu)成，如圖1所示。巷道掘進時，掘進機在前方進行截割煤壁作業(yè)，跨騎式五臂鉆車利用其前后連接梁內(nèi)部空間跨騎在皮帶運輸機上方，跟隨掘進機同步進行錨護作業(yè)，實現(xiàn)掘錨平行，大幅提升掘進支護效率[2，3]。

2 CMM5-30跨騎式五臂鉆車主要技術(shù)參數(shù)

CMM5-30跨騎式五臂鉆車主要技術(shù)參數(shù)如下：

工作范圍(寬×高)(mm)： 6 500×3 500；

總裝機功率(kW)： 132；

行走方式： 履帶式；

行走速度(m/min)： 12；

爬坡能力(°)： ±16；

鉆臂數(shù)量(臺)： 5；

鉆進錨桿、錨索孔直徑(mm)：Φ27～Φ42；

鉆進錨桿、錨索孔深度(m)： 20；

鉆進錨桿、錨索孔用鉆桿規(guī)格： B19/B22；

推進器推進行程(mm)： 1 660；

推進器推進速度(m/min): 5。

1-中鉆臂；2-前鉆臂；3-機體部；4-行走部；5-后鉆臂；6-鉆孔推進裝置

3 CMM5-30跨騎式五臂鉆車關(guān)鍵技術(shù)

為突破現(xiàn)有大斷面巷道圍巖支護工藝限制，形成安全高效的大斷面巷道掘錨平行作業(yè)體系，滿足煤礦井下巷道快掘、快支、快運的要求，本CMM5-30跨騎式五臂鉆車可跨騎在高度不大于1 m、寬度不大于2.1 m的帶式輸送機上，配合掘進機、帶式輸送機等設(shè)備實現(xiàn)頂幫的同時平行作業(yè)，大幅提高了巷道掘進效率，實現(xiàn)高效、節(jié)能、省時省力的安全生產(chǎn)，提高支護裝備對巷道掘進的適應(yīng)性。

3.1 機體部

機體部作為整個機組的承載基礎(chǔ)，采用高強板經(jīng)精加工而成，包括前連接梁和后連接梁，前、后連接梁下部與履帶連接，前、后連接梁之間采用銷軸與螺栓前后連接；前、后連接梁均采用門架式結(jié)構(gòu)，中間部分留出足夠大的空間方便機組跨騎式行走。機體部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1-前連接梁；2-后連接梁

3.2 鉆臂部

該鉆車鉆孔機構(gòu)全部采用液壓控制，操作簡單、動作靈活，能夠解決目前國內(nèi)液壓錨桿鉆車功能單一、施工效率低、勞動強度大、機械化程度低和靈活性不高等諸多問題。

3.2.1 前鉆臂

前鉆臂安裝在前連接梁的前端，主要由伸縮裝置、升降機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)和鉆孔推進裝置組成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。前鉆臂呈左右對稱布置，伸縮裝置在伸縮油缸的作用下可左右伸縮，升降機構(gòu)中的傳動裝置采用鏈條放大機構(gòu)實現(xiàn)鉆機的上下升降功能，調(diào)整機構(gòu)可帶動鉆機在一定角度范圍內(nèi)調(diào)整，通過各機構(gòu)互相配合實現(xiàn)鉆機在寬度、高度范圍內(nèi)不同錨桿錨索孔的機械化作業(yè)；左右兩部鉆機配備的鉆孔推進機構(gòu)通過液壓控制，配合大角度旋轉(zhuǎn)的擺動油缸及多功能鉆臂裝置，快速實現(xiàn)不同位置及角度的頂鉆、幫鉆及錨桿錨索孔的鉆孔作業(yè)。

1-伸縮裝置；2-升降機構(gòu)；3-鉆孔推進裝置；4-調(diào)整機構(gòu)

3.2.2 中鉆臂

中鉆臂機構(gòu)安裝在前連接梁中間位置，主要完成垂直巷道頂板的頂錨桿、錨索的鉆孔作業(yè)，鉆臂可在水平方向左右旋轉(zhuǎn)90°，可以滿足多種間距的頂錨桿、錨索的機械化作業(yè)；鉆臂本身可做伸縮調(diào)整，實現(xiàn)頂部錨索孔的位置要求，且推進機構(gòu)配備有360°旋轉(zhuǎn)的擺動缸，以達到快速定位、快速鉆孔的目的。中鉆臂結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

3.2.3 后鉆臂

后鉆臂對稱安裝在機體部后連接梁左右兩側(cè)，采用獨立的懸臂機構(gòu)，該機構(gòu)的主要作用是配合前鉆臂機構(gòu)平行實施幫錨桿的鉆孔作業(yè)，以及滯后補打頂錨桿錨索的工作。后鉆臂結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

五套鉆臂按照“前二中一后二”的方式布置，左右前鉆既可施工頂板錨桿孔，也可施工角錨桿孔、側(cè)幫錨桿孔等；中鉆主要施工巷道中間位置頂板錨桿錨索孔；后鉆主要補打滯后的頂板側(cè)幫錨桿錨索孔。前、中、后鉆配合作業(yè)、互為補充、互不干涉，大幅提升了錨護作業(yè)效能。

1-鉆孔推進裝置;2-擺動油缸;3-套筒伸縮總成;4-鉆臂升降油缸;5-鉆臂回轉(zhuǎn)座;6-回轉(zhuǎn)驅(qū)動

1-鉆孔推進裝置;2-鉆臂機構(gòu)

4 實際應(yīng)用

CMM5-30跨騎式五臂鉆車自2020年6月～2021年2月在晉興斜溝煤礦第一項目部18106材料巷施工，巷道寬5.8 m、高3.8 m；頂錨桿每2.6 m布置7根，排距1 m，間距0.9 m;幫錨桿每2 m布置3根;錨索工藝為2-1-2形式布置，長度為5.5 m。本鉆車施工位置如圖6所示，根據(jù)巷道掘支平行掘進工序要求，合理組織人員進行施工作業(yè)。最高日進尺達到21 m，最高月進尺達到576 m，日均進尺由原來的5 m提升至21 m(每月按30天算)，掘進速度大幅提高。

1-邁步式臨時支護;2-掘進機;3-橋式轉(zhuǎn)載;4-可伸縮式自移帶式輸送機;5-CMM5-30跨騎式五臂鉆車

5 結(jié)語

本跨騎式五臂鉆車是一種新型的跨皮帶式支護裝備，采用跨騎式行走模式，與掘進機、可伸縮式自移帶式輸送機配套，能實現(xiàn)頂幫快速同時支護，整機動作全部采用液壓控制，鉆孔定位準確，鉆孔速度快，與掘進機和自移帶式輸送機形成的快掘、快支、快運的模式創(chuàng)新了掘進過程中支護作業(yè)的施工工藝方式，提升了支護作業(yè)施工的機械化水平，實現(xiàn)了井下錨桿支護作業(yè)高度集成、快速施工的目標。