一、前言

 

　　锚杆支护是我国目前最主要的一种巷道支护方式，通过锚入围岩内的锚杆锚索，改善围岩本身的力学状态，使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体，从而提高岩体自身的强度，阻止或延缓围岩的变形发展，有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。锚杆钻车是锚杆支护施工中的关键施工设备。锚杆支护的施工速度和支护质量的好坏很大程度上取决于锚杆钻车。锚杆支护钻车技术已是影响锚杆支护施工速度、质量、效率的关键技术之一。因此，研究性能好、可靠性高、符合我国煤矿实际情况的锚杆钻车是发展我国锚杆支护技术关键技术之一。

 

　　二、国外锚杆钻车的现状及发展趋势

 

　　早在20世纪40年代，国外已将锚杆支护技术应用于巷道支护工程。随着锚杆支护技术发展，锚杆钻车作为锚杆支护的主要施工机具，就成为该项技术发展的重点。经过几十年的研究与攻关，锚杆钻机已从当初的功能单一、技术含量低、可靠性差、安全性差、笨重发展到今天的功能齐全、可靠性好、安全性好、自动化水平高的新型钻车。

 

　　在锚杆支护技术应用初期，国外在锚杆支护施工中采用普通凿岩机械钻凿锚杆孔，人工安装锚杆，用扳手拧紧螺母。到20世纪50年代初，美国、瑞典等西方国家已广泛应用伸缩式气动凿岩机钻凿顶板锚杆孔，同时，美国已研制成功钻车式锚杆钻机并在支护工程中推广使用。国外仅用了10年左右时间就实现了锚杆支护的机械化。20世纪50年代末，随着锚杆支护理论及设计方法的不断完善，英国等国家率先将锚杆支护技术应用于煤矿巷道支护。为适应煤矿巷道断面积较小的特点，英国、波兰等国研发了单体电动和液压回转式锚杆钻机。

 

　　20世纪70年代，为适应大断面巷道锚杆支护快速施工，美国英格索兰、法国赛克马、瑞典阿特拉斯等凿岩设备公司陆续推出了功能多、机械化程度高的台车式锚杆钻装机。该类钻机既能钻锚杆孔，又能安装锚杆，基本实现了锚杆孔施工、锚杆安装的机械化。20世纪80年代至20世纪90年代，澳大利亚成功研制了轻型支腿式气动锚杆钻机，并在澳大利亚、英国、中国、波兰和印度等国的煤矿得到广泛应用。该型钻机切削动力采用风马达，推进支腿用高强度玻璃纤维和炭素纤维缠绕而成，具有动力单一、重量轻、输出转矩大的特点，不仅用于锚杆、锚索孔的施工，还可用于搅拌树脂锚杆和拧紧螺母，仍是当前世界单体锚杆钻机的主要机型。

 

　　20世纪90年代，当澳大利亚各大采矿设备公司推出轻型单体锚杆钻机的同时，美国的杰弗里公司、乔伊公司、英国的安德森公司、奥地利的奥钢铁公司等又相继研制了与连续式采煤机、掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现了采掘锚一体化作业。新一代的锚杆钻装机不仅采用了新材料、新工艺，而且应用了计算机控制技术，使锚杆施工实现了高度的机械化和智能化，使其性能更先进、使用更方便、施工更安全。

 

　　综观国外锚杆钻装设备的发展历程，国外锚杆钻机的发展始终与锚杆支护理论不断完善与发展紧密相联，相互依存，相互促进，同时，国外锚杆钻机的研究不断采用新材料、新工艺。紧密结合国情，开发的每一代产品都能代表当时的世界领先水平。国外锚杆钻机的发展趋势，一方面不断完善改进现已普遍使用的单体锚杆钻机，使其更可靠，更适应现场需要；另一方面不断加紧对掘锚一体化快速掘进装备的研究，目前已经推广使用了多款快速掘锚装备。国外锚杆钻机的研究与开发将会从这2个方面开展，而且后者为今后发展重点。

 

　　三、国内锚杆钻机的现状及存在问题

 

　　我国锚杆钻机的研究起步较晚，从20世纪60年代开始研制第1代电动锚杆钻机。由于我国锚杆支护技术推广应用缓慢，锚杆钻机技术也一直处于缓慢发展和低水平重复的状态。20世纪90年代以后，随着锚杆支护技术的大力推广，锚杆钻机技术才取得长足的发展。但是我国锚杆钻机的总体水平与国外先进水平相比仍然有较大的差距，这也是我国发展锚杆支护技术急需解决的迫切任务。

 

　　从20世纪60年代起，在引进英国维克托锚杆钻机的基础上，开发研制了系列电动锚杆钻机。到了20世纪70年代，又在7665和ZY24气动凿岩机的基础上，研制了YSP45型伸缩式顶板凿岩机。随着岩巷大量使用沙浆锚杆，1976年成功研制了我国第1台机械化锚杆钻孔安装机，1981年又成功研制了CGM一40型全液钻车。在20世纪80年代，用于半煤岩顶板锚杆支护的MZ系列、Q型单体锚杆机、YMJ一1型小断面岩巷风动锚杆机相继研制成功。1987年开始引进澳大利亚气动锚杆钻机，并定点3家厂进行小批量生产。近10年来，我国单体锚杆钻机在吸收国外锚杆钻机技术的基础上已有了一定的发展。目前锚杆钻机生产厂家主要是生产气动顶板锚杆钻机、气动边帮锚杆钻机，这2种锚杆钻机已经形成系列化产品。这些产品不但具备了钻锚杆孔的功能，同时还具备了搅拌树脂、快速安装锚杆的功能。同时研制成功悬臂式掘进机配套的机载锚杆钻机。目前又正在加紧研究带锚杆钻机的连续采煤机和掘锚一体化机组。

 

　　随着煤矿专用锚杆钻机的不断发展，从现有的机型种类来看，只能是基本上满足需要，还存在不少问题需进一步提高与完善。

 

　　(1)锚杆钻机的品种多，但大部分锚杆钻车对施工条件的适应性差。

 

　　由于我国煤炭资源赋存条件无论南北方还是东西方差异都很大，造成各个煤矿井下的地质条件大不相同，甚至同一井田范围内的不同区域地质条件变化也很大，同时各个矿井井下的施工工艺不尽相同，虽然目前我国已经开发了多种型号的锚杆钻机，但能够适于井下各种地质条件和施工工艺的机型并不多见。

 

　　(2)锚杆钻机在井下生产过程中施工效率低

 

　　目前我国生产的锚杆钻机大部分采用单臂或双臂钻机结构，对于采用锚杆、锚索等支护工艺的施工巷道，锚杆机无法充分利用锚杆施工过程中的平行作业时间，造成巷道支护时间过长，严重制约着巷道掘进效率的提高。

 

　　(3)锚杆钻机功能单一。

 

　　目前我国生产的大部分锚杆机仅仅具有施工锚杆和锚索的功能，但对于煤矿井下不断改进的施工工艺来说，锚杆钻机的使用在施工工序时间里只占有很小的比例，不仅造成装备资源的严重浪费，而且使得施工工艺复杂化。

 

　　(4)高新技术应用力度不够，锚杆钻机技术向大型掘锚技术装备上发展不够。

 

　　随着我国高新技术的发展，锚杆支护装备应用高新技术的力度不够，研究与生产自动化程度高、机械化程度高的掘锚装备力度不够。国内尚无象国外一些采掘装备公司那样生产符合我国国情的大型掘锚装备。

 

　　四、我国锚杆钻机的研究方向

 

　　随着煤矿专用锚杆钻机的不断发展，从现有的机型种类来看，只能是基本上满足现在的需要。从我国煤矿建设高产高效矿井发展来看，我国锚杆钻机的发展已经阻碍了我国煤矿建设高产高效矿井的步伐，因此，必须尽快加快锚杆钻机技术的研究。

 

　　（1）进一步加强锚杆钻机的适应能力，针对煤矿井下多变的地质条件和不同的施工工艺，锚杆钻机应继续发展机载式或履带式，形成锚杆钻车的发展趋势，同时研究锚杆钻车的分体式技术，即将锚杆钻车分为左右两个对称的窄机体钻车，两台钻车即可单独使用也可联合施工，这样可以大大地提高锚杆钻车的灵活型和适应性。锚杆钻机适应型的加强，可有效改善我国锚杆钻机品种繁多的现状，对于规范现有锚杆钻机型号，将锚杆钻机的主参数范围化，实现主要零配件系列化和通用化有着积极的作用。

 

　　（2）进一步对锚杆钻机的施工效率进行研究，增加每台钻机的施工钻具数量，增强每个钻具施工方向的灵活性，以达到一台钻机的所有钻具可同时对巷道内不同区域的锚杆进行平行施工的目的，有效提高巷道支护效率，实现快速掘进。

 

　　（3）进一步研究锚杆钻机的多功能化，使得锚杆钻机技术更全面。由于煤矿井下施工条件恶劣，施工工艺复杂，锚杆钻机的使用过程中要充分考虑生产过程中各方面的影响因素。一台装备不仅可以对锚杆、锚索进行施工安装，同时要能够完成瓦斯预测孔、排放孔，地质探测孔等工艺的施工，使锚杆钻机整体技术水平上一个台阶，因此多功能化必将成为锚杆钻机的发展趋势。

 

　　（4）加强人、机、环系统作业的研究，要体现“以人为本”的设计理念，充分考虑井下巷道内锚杆施工作业工程中的顶板、粉尘、设备等不安全因素，加强研究锚杆钻机上的临时支护、湿式打眼等相关技术，增强锚杆钻机的施工安全性，提高锚杆钻机的施工质量，改善职工的作业环境，降低职工的工作强度，以实现和谐社会的建设。

 

　　（5）进一步将其他领域的新材料、新工艺等高新技术应用于锚杆钻机上，推动锚杆钻机技术的发展。随着我国科学技术不断发展，其他领域的高新技术不断涌现，将这些新技术应用于锚杆钻机设计开发上，使锚杆钻机性能更优良，使锚杆钻机技术得到进一步发展。

 

 

　　随着我国大型高产高效矿井的不断建设和煤矿资源整合工作的逐步开展，大断面锚杆锚索支护施工巷道将成为矿井掘进中的主体巷道，因此锚杆钻机的应用和发展必将成为解决巷道快速支护问题的关键环节。通过对锚杆钻机的不断研究和创新，逐步生产出适合我国煤矿国情的掘锚装备，为我国煤矿建设高产高效矿井提供有力保障。