关于气动与液压锚杆钻机的特性分析与现场应用选择

摘要：本文通过对气动与液压锚杆钻机的特性分析、理论数据对比、工况分析对比及实践数据对，为煤矿巷道支护锚杆钻机机具现场应用选择提供了依据。

引言

气动与液压锚杆钻机杆钻机作为巷道支护的两种主要钻孔机具，锚杆钻机的正确合理选择，关系到巷道支护效率的有效提高，是煤矿巷道掘进速度提高的关键。

1.2 液压锚杆钻机

液压锚杆钻机以不可压缩的高压油为动力，体积小，功率大，能量转化效率高。但重量大，维护维修要求高。由于液压油是不可压缩的液体，使得液压锚杆钻机的转速转矩特性较硬。2.锚杆钻机钻锚杆孔时的影响因素

3.工况分析

在软岩（一般岩石硬度小于f6）钻进中，钻进阻力不大，推进力也不需要很大。这时气动锚杆钻机发挥了气体弹性大的优势，在提供足够的转矩和支腿推力下，可以实现较高的转速及较快的推进速度，钻孔效率高，并且回落时，支腿中的压缩空气直接排到大气中，可以实现支腿的快速回落（5s）。使整个钻孔过程速度快。液压锚杆钻机则不然，由于使用不可压缩的高压油为动力介质，并且一般为定量系统，只要负载转矩不超过锚杆钻机供油的设定压力，马达就会以一个恒定的转速旋转，支腿也只能以供油量按照恒定的速度推进（11s）和回落（14s）。这时液压锚杆钻机没有任何速度上的优势。

在硬岩（一般岩石硬度大于f8）钻进中，由于气动锚杆钻机的支腿推力小，钻头的吃刀量会很小，这时钻机的转矩负载会很小，马达会高速旋转，大量消耗压缩空气。这时不但钻进速度慢，而且对钻头的磨损严重，极易消耗钻头（有经验的操作者此时会把供给马达的风量减少，以便更多的风量提供到支腿中，提高支腿内的气压，进而提高支腿推力。否则大量的压缩空气就会通过马达损失掉，致使供风压力降低，导致支腿的推力更不足）；液压锚杆钻机则不然，由于液压锚杆钻机的推进力较大，此时，钻头的吃刀量会比气动锚杆钻机好得多，在加上液压锚杆钻机恒定的转速特性，此时钻进速度要比气动锚杆钻机快得多。当然前提条件是钻进阻力没有超过液压锚杆钻机的设定值。

对于有抱钻倾向的地址条件，一般岩石或煤层会很软，此时不需要多大的推进力，而需要高转速、高转矩的钻机，并且宜使用麻花钻。因为高速旋转的麻花钻可以将向内塌陷的孔壁刮削掉，并快速排屑，避免孔壁向内塌陷抱钻。

钻孔越深时，由于钻杆直线度低、钻屑不易排出，造成钻杆与孔壁的摩擦力增大，致使转矩负载增大，要求锚杆钻机要有足够的转矩。

从动力供给分析，一般有现成的压风系统时，宜选用气动锚杆钻机，否则宜选用液压锚杆钻机。当然，也可用移动空压力配气动锚杆钻机，不过由于井下空气质量不好以及空压力散热问题，容易导致空压机故障，维修不便，成本高。

5.结论

通过气动锚杆钻机和液压锚杆钻机试验台检测数据与煤矿井下现场试验和工厂试验数据，可以得出同扭矩气动锚杆钻机与液压锚杆钻机在同地质条件下，岩石硬度f≤6时，气动锚杆钻机优势明显，在岩石硬度f3时，气动锚杆钻机钻进速度是液压锚杆钻机的3.5倍，因此选择气动锚杆钻机钻孔较适宜。岩石硬度f≥6时，液压锚杆钻机的效率较气动锚杆钻机开始凸现，在岩石硬度f10时，液压锚杆钻机钻进速度是气动锚杆钻机的10倍，因此选择液压锚杆钻机钻孔较适宜的结论。

6.参考文献

[1] 成大先.机械设计手册[K].北京：化学工业出版社，2006.

[2] 何满潮，袁和生等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].科技出版社，2004

7.作者简介

范要辉（1981-），男，汉，河北省石家庄市，大学本科，工程师，主要研究方向为锚杆钻机技术和锚杆支护技术。