煤矿锚杆孔钻进设备的技术问题分析

来源 :中国集体经济·中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianshu888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  锚杆孔钻进是锚杆支护施工的重要环节,锚杆支护的发展需要大量锚杆孔钻进设备作保证。锚杆孔钻进设备包括锚杆钻机和配套钻具(钻杆、钻头等)。
  
  一、锚杆孔钻进设备技术现状
  
  锚杆孔钻进设备以锚杆钻机为主体。锚杆钻机按结构分为单体式、钻车式、机载式;按动力分为电动式、气动式、液压式;按破岩方式分为回转式、冲击式、冲击回转式、回转冲击式。与锚杆钻机配套的钻具,因破岩方式不同而不同,总的来说有回转类破岩钻具、冲击类破岩钻具以及回转冲击类破岩钻具。
  煤矿锚杆钻机多为回转式,为配合推广小直径树脂锚杆,钻头采用27~29mm的回转钻头,其结构类型多为两翼对称、两翼不对称和两翼连筋式,可供钻进不同性质岩石时选用。经多年联合攻关,锚杆钻头和钻杆已能初步满足一定条件下锚杆支护的需要。但由于锚杆孔钻进设备的开发、研究和生产与锚杆支护技术的迅速发展不相适应,煤矿锚杆支护施工中大量使用的还是传统气动凿岩机与煤电钻。
  
  二、煤矿用锚杆孔钻进设备存在的主要技术问题
  
  (一)开发的品种多,但性能适宜且可靠性好的产品不多
  到目前为止,我国已开发了30多种型号和不同类型的锚杆钻机,但适于井下使用且可靠性较好的只有3~4种产品。
  1、单体气动回转式锚杆钻机是锚杆钻机产品的主流,在齿轮式、柱塞式和叶片式三种类型气动马达中,叶片马达式已基本淘汰,齿轮式马达与柱塞式马达在扭矩——转速特性、不同气压下的性能、噪声特性、对润滑的要求与抗污染等方面各有优缺点,在不同使用条件下都有各自的市场。总的来说,齿轮气动马达式已基本能代替进口产品,但玻璃钢支腿等部分的可靠性需要进一步提高;柱塞马达式锚杆钻机尚处于小批量生产阶段,尚需考核。
  2、液压锚杆钻机输出的扭矩高于气动锚杆钻机,在某些场合下应用较好,特别是与掘进机配套是较优越的工作方式。从目前已正式投入使用的支腿式液压锚杆钻机来看,钻机输出扭矩仍然偏低,液压系统容易发热。由于以矿物油为工作介质,在煤矿井下使用中存在安全隐患。
  3、电动锚杆钻机的输出特性较差,实际钻孔速度较低,电机可靠性及防水性能存在严重问题,尚无良好的推进方式。因此,尽管已鉴定了多种电动锚杆钻机,但近期尚难大量用于井下锚杆支护。
  4、已开发的钻车式与机载式锚杆钻机都具有一定特点,并取得一些效果,但因煤矿井下具体条件以及经济上的原因,近期难以广泛应用。
  5、气动冲击式锚杆钻机基本以双级气腿式为主,因其结构较成熟,可以在坚硬岩石上钻进。尽管在某种岩石条件下的凿岩速度低于回转式,且噪声颇高,仍被相当多地应用于锚杆支护。
  (二)回转式锚杆钻机扭矩性能偏低
  1、从目前情况看,国产气动锚杆钻机已基本能代替进口产品。但煤矿井下压缩空气系統的输送管道距离长,井下气动设备多,工作面气体工作压力偏低,常常在0.4MPa以下,使钻机性能与钻进速度都比0.63MPa压力下下降30%以上,影响锚杆孔钻进的效果,特别是在坚硬岩石与深孔作业条件下,钻进作业更加困难。
  2、液压锚杆钻机的输出扭矩比气动锚杆钻机大,但是,有的产品扭矩值偏低,扭矩低于60N.m,加上管路压力损失,井下钻进无力。有的产品液压系统温升过高,连续运转2h后系统温度升至65℃以上,性能急剧下降。若保持工作压力不变,转速下降率达50%以上。有的产品性能尚好,虽然液压系统温度高于65℃,性能下降率不到20%,但过高的温度易使工作液变质,密封件容易早期失效。
  3、电动锚杆钻机扭矩特性不好,有的产品过载能力不到额定值的2倍,不能满足锚杆孔钻进时需克服相当于额定扭矩2.5倍左右的阻力矩的要求,产品固有可靠性不高,因此电动锚杆钻机尚未正式在井下成批使用。
  4、钻头是回转式锚杆孔钻进设备的重要钻具,钻头型式与国产硬质合金片的性能,影响钻头的应用范围。目前,普通硬质合金的岩石钻头主要适用于页岩、砂页岩及部分砂岩(磨蚀性不高的砂岩),寿命为30m左右。高于常规钻头价格50%的国产优质合金钻头,可以钻进抗压强度60~80MPa的中等磨蚀性岩石,寿命可达25~30m。然而,相当多的生产厂家因受经济利益驱动,不按标准要求组织生产,硬质合金质量低劣,工艺技术不高,产品寿命只有10~20m。
  (三)锚杆钻机产品可靠性差,很多产品难以在井下连续正常使用
  1、锚杆钻机产品可靠性不高主要来自产品设计不成熟与加工质量不高。有的锚杆钻机因性能改进盲目,参数确定不合理,从投产起在井下工作无力,产品性能提高缓慢;有些产品的生产过程无可靠的质量保证体系,元部件质量无法保证,又没有必要的检测手段,产品性能与质量无法控制,影响井下长期使用。近年来,煤炭系统正式鉴定的锚杆钻机有23种型号,但在煤矿井下正式使用的只有2—3种,其主要原因是成果质量不高,又没有注意技术鉴定后的后续工作。
  2、锚杆钻机的科学使用问题未能引起足够的重视。既有制造厂家的问题,又有煤矿使用单位的问题。进口澳大利亚的CRAM锚杆钻机,在使用初期,各方面都未注意润滑问题,相当数量的机器早期失效。而后,CRAM公司中国代理商北京朝阳会社重视技术服务,在北京成立维修中心与备件库,煤矿加强设备的科学使用与维修工作的管理,使这种机型在锚杆支护中发挥了重要作用。相反,有一种进口的锚杆钻机,销售单位与使用单位都没有注意如何长期使用问题,备件问题不好解决,致使数百台锚杆钻机未能真正起到应有的作用。
  3、锚杆钻机与钻具的产品管理问题严重,使伪劣产品进入市场有可乘之机。有些人不按国家与煤炭行业标准生产产品,搞产品开发与生产的“游击战争”,产品性能与可靠性低劣,使煤矿无法正常使用。有的厂家虽已批量生产锚杆钻机与钻具,但采取不正当手段推销产品,对销售的产品不负质量责任。煤矿用户常常不知道有哪些技术标准与锚杆钻机、钻具有关,不会严格按标准要求验收产品质量,甚至盲目相信“广告”,采用未经技术鉴定与法定检验的产品,或购买检定不合格的产品,致使企业遭受不必要的损失。
  (作者单位:双矿集团新安煤矿)
其他文献
2019年1至2月,房地产开发投资累计同比增长11.6%,较2018年全年提高2.1个百分点;全国商品房销售负增3.6%,但较2018年第四季度边际恶化幅度有限,也高于此前市场基于高频数据的预
期刊
高职院校学生毕业就要顶岗工作,进入社会立即接受用人单位的全面检验,其职业素质的高低和职业意识的强弱,关系着学校的声誉,关系着学校的发展,也关系着学生的就业出路。本文
目前,我国正处在“去杠杆、防风险、压泡沫”的进程中,如何实现温和有序地引导金融市场和实体经济杠杆去化是监管层需要考虑的核心问题。今年年初,中国人民银行在《2016年第
期刊
期刊
一、矿山环境地质现状    矿山环境地质指矿区地质环境现状,以及矿山建设和采选过程中人为因素与地质环境之间的相互影响,并由此产生的地质环境破坏和污染等问题的总称。因矿山的建设和采选而引起的环境问题种类主要有环境污染、资源破坏和地质灾害。  1、环境污染。(1)水环境受到破坏。矿山废水严重污染环境,金属矿山生产运行时产生的浮选尾矿浆、尾矿和废石淋浴液、生产废水以及厂区生活污水以pH值低且含有大量可溶
近年来,我国不少省份煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成严重的破坏,开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水,农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等,这都是开采引起的岩层移动,从而造成矿区塌陷灾害和区域变形,有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此问题的根本之路。    一、沉陷的防治技术途径    沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑:(1)对开采沉陷的控制,即通过合理选择采矿方法和工艺、
期刊
某大型石灰石矿为典型的缓倾斜凹陷露天矿,设计采用了由上而下顺倾向纵向开采的采矿方法,使矿石损失、贫化率得到很大程度地控制。由于台阶工作平台不在一个水平面,给穿爆、采装和运输带来不便,致使工作效率低,矿山开采状况杂乱。为此,根据实际情况对缓倾斜露天矿顺倾向采矿法进行改进,并取得了良好的应用效果。    一、生产现状及存在的问题    该大型石灰石矿西矿区于1980年正式生产。为缓倾斜化学沉积矿床。矿
面对2018年以来的经济下行压力,政府的其中一个对策是采取更加积极的财政政策.2018年底的中央经济工作会议对2019年财政政策的定调是:“积极的财政政策要加力提效,实施更大规
期刊