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安全快速支護(hù)的新頂板錨桿安裝機(jī)

由于推行高產(chǎn)高效的采掘方法,迫切要求開發(fā)一種能安全快速地進(jìn)行頂板錨桿支護(hù)作業(yè)的方法和機(jī)械。
  經(jīng)過多年不斷的努力,在提高鉆孔速度、改進(jìn)作業(yè)安全性和降低消耗件成本方面已取得了重大技術(shù)進(jìn)步,新研制的樣機(jī)陸續(xù)投入使用。美國弗蘭切爾和喬伊采礦機(jī)械公司近來都研制生產(chǎn)了單機(jī)組合式頂板錨桿機(jī),主要是為在中厚煤層中使用高產(chǎn)高效連續(xù)采煤機(jī)。
  雖然弗蘭切爾公司的自動4機(jī)組合錨桿機(jī)和喬伊采礦機(jī)械公司的自動多機(jī)組合錨桿機(jī)具體特征不同,但這兩種錨桿機(jī)都使用某些通用的基本元件,都是以平臺為基礎(chǔ)的錨桿機(jī),不用懸臂結(jié)構(gòu)和其他許多運(yùn)動件?,F(xiàn)場試驗(yàn)已證實(shí),兩種錨桿機(jī)的底盤和動力裝置部件都是成功的。兩家公司認(rèn)為,這類錨桿機(jī)對于要求采用符合現(xiàn)代工藝規(guī)范錨桿支護(hù)系統(tǒng)的煤礦有很大吸引力。這些新錨桿支護(hù)系統(tǒng)能與高產(chǎn)高效能力相適應(yīng),如美國西部的大煤礦、澳大利亞長壁開采的煤礦。對這些新錨桿機(jī)內(nèi)部進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn),有可能促進(jìn)其進(jìn)入單機(jī)或雙機(jī)錨桿機(jī)市場,并可在薄煤層中推廣應(yīng)用。
  用戶要求頂板錨桿機(jī)具有很高的生產(chǎn)率。弗蘭切爾公司多年來確實(shí)大幅度地提高了其所生產(chǎn)的雙機(jī)組合錨桿機(jī)生產(chǎn)率,并已達(dá)到了較高水平,畢竟鉆孔速度也只能快到這個(gè)程度。多臺單機(jī)組合鉆機(jī)意味著能打更多的錨桿孔。
  4機(jī)組合錨桿機(jī)現(xiàn)在并不是什么新生事物,西弗吉尼亞的弗蘭切爾公司早在60年代初期就生產(chǎn)過幾臺,至少有兩家煤礦使用。這些機(jī)器需要4人操作,而且在當(dāng)時(shí)其效率不高,難以保證掘進(jìn)要求。制造一種4機(jī)組合錨桿機(jī)的技術(shù)問題并不那么難,主要問題是操作人員的安全和該機(jī)實(shí)際上要4人操作。顯然,為了減少操作人員,使其成為一種高效設(shè)備,就需要某種類型的自動化。
  20多年來,弗蘭切爾公司進(jìn)行了各種各樣錨桿機(jī)方案的試驗(yàn),從遙控操作的錨桿單機(jī)(1988年曾在石灰?guī)r和鹽礦中使用)到目前正在進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)的半自動4機(jī)組合錨桿機(jī)。由于不斷的研究和試驗(yàn),該公司已開發(fā)出幾種新的方案來提高錨桿機(jī)的生產(chǎn)率和自動化水平。
  研究集中在與機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)的3個(gè)方面,即機(jī)械布置、液壓傳動裝置和傳感器、程序邏輯控制器或微機(jī)控制器,以全面推進(jìn)錨桿支護(hù)自動化。公司的主要目標(biāo)是開發(fā)一種緊湊、自動的錨桿支護(hù)單機(jī),需要時(shí)能組合在工作面作業(yè)的錨桿安裝機(jī)械上,或者組合在連續(xù)采煤機(jī)、懸臂掘進(jìn)機(jī)和其他井下設(shè)備上。這些緊湊的錨桿支護(hù)單機(jī)第1批產(chǎn)品分別于1992年在馬丁其煤礦,1994年在懷俄明州的1個(gè)天然堿礦進(jìn)行過試驗(yàn)。
  錨桿支護(hù)單機(jī)方案的主要特征是1套反饋系統(tǒng),能自動檢測和控制鉆機(jī)速度,防止使用過大的力。結(jié)果是鉆進(jìn)操作更加高效而可靠,鉆頭壽命更長,鉆孔速度更快。
  弗蘭切爾公司還開發(fā)出了樹脂插入裝置,比人工插入樹脂能達(dá)到更高水平的一致性。這種簡單的裝置能迅速插入樹脂藥卷,然后緩慢旋轉(zhuǎn)錨桿通過樹脂藥卷,并托住插入的裝置一定時(shí)間。旋轉(zhuǎn)和托住的速度由程序邏輯控制器控制,這樣安裝的每一根錨桿的質(zhì)量都是一致的。
  多臺單機(jī)與反饋系統(tǒng)和樹脂插入裝置一起集合到一種4機(jī)組合自動錨桿機(jī)上,去年在西弗吉尼亞的尖端礦業(yè)公司進(jìn)行了試驗(yàn)。這種履帶式4機(jī)組合自動錨桿機(jī)需要2人操作,每人控制2臺單機(jī),每個(gè)鉆機(jī)操作臺配備1個(gè)圓盤傳送帶,用于儲存鉆桿、樹脂藥卷和錨桿。
  每個(gè)操作人員的操作臺操縱桿控制裝置用來控制鉆進(jìn)作業(yè),其間,安裝在全部鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中的傳感器提供數(shù)據(jù)給錨桿鉆機(jī)的程序邏輯控制器來控制鉆機(jī)推力和旋轉(zhuǎn)速度,以獲得最佳性能。利用錨桿機(jī)集塵系統(tǒng)中的傳感器,在該系統(tǒng)有堵塞危險(xiǎn)時(shí),降低鉆孔速度,以便清理。
  在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行鉆孔時(shí),操作人員往圓盤傳送帶上裝樹脂藥卷、錨桿和托板。當(dāng)錨桿孔鉆完后,錨桿機(jī)自動撤出鉆桿,旋轉(zhuǎn)圓盤傳送帶,將樹脂藥卷和錨桿插入孔內(nèi),旋轉(zhuǎn)并托住錨桿,完成錨桿安裝工作。
  在尖端礦試驗(yàn)過程中,安裝了長1 524mm全樹脂錨桿,使用4機(jī)組合錨桿機(jī)安裝,每排錨桿的實(shí)際安裝循環(huán)時(shí)間為3.25min,包括排間定位。看來每安裝1排錨桿的循環(huán)時(shí)間縮短到3.0min是可以達(dá)到的。機(jī)器的尺寸適用于采掘高度2.6~3.66m。盡管加長鉆桿鉆孔是有可能的,但從目前設(shè)計(jì)水平來看,并不是件很容易的事。
  該公司下一步的研究開發(fā)計(jì)劃是改進(jìn)錨桿機(jī)的加長鉆桿,以便安裝長錨桿和錨索。目前正和一企業(yè)討論開發(fā)一種適用于采掘高度1.83~3.66m的4機(jī)組合錨桿機(jī)的可能性。
  弗蘭切爾公司用不著專門研究圓盤傳送帶方案,開發(fā)4機(jī)組合錨桿機(jī)主要是想證明2個(gè)人就能高效、安全地操作這樣一臺機(jī)器。今后將尋求新的其他技術(shù)途徑提高錨桿機(jī)效率,可能包括取消圓盤傳送帶的錨桿機(jī),或者甚至是人工和半自動相結(jié)合的操作方法,以便將其更好地用于頂板條件多變的煤礦。
  喬伊采礦機(jī)械公司采取了一種不同的途徑。
  喬伊采礦機(jī)械公司銷售給澳大利亞克來姆公司1條輕便的、機(jī)載的、可移動的頂板錨桿支護(hù)系統(tǒng)生產(chǎn)線,稱為喬伊錨桿支護(hù)方式。該公司最新提供的由克來姆設(shè)計(jì)的1個(gè)平臺基礎(chǔ)和多臂錨桿機(jī),最近進(jìn)入北美市場。
  多臂錨桿機(jī)設(shè)計(jì)方案的主要特點(diǎn)是“設(shè)計(jì)的簡單性”,設(shè)計(jì)多臂錨桿機(jī)的整個(gè)過程(從方案到完成)僅用了12個(gè)月。這種機(jī)器的大部分主要部件已在現(xiàn)有機(jī)械上進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),證明是成功的。錨桿機(jī)的控制系統(tǒng)重新進(jìn)行了設(shè)計(jì),取消了容易損壞的外部油缸和大約24條軟管。錨桿機(jī)的主要電動機(jī)、電纜卷盤、履帶底盤都是標(biāo)準(zhǔn)的喬伊部件。
  履帶式多臂錨桿機(jī)適用于采掘高度2.29~3.66m的煤層,可配置2~5臺鉆機(jī)。下一步的計(jì)劃將是開發(fā)適用于采掘高度1.52~2.44m的多臂錨桿機(jī)。
  多臂錨桿機(jī)裝備有HFX進(jìn)給機(jī)構(gòu)和HDR旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),可提供最大進(jìn)給力22kN,轉(zhuǎn)速650r/min,額定標(biāo)準(zhǔn)扭矩352.5N*m。多臂錨桿機(jī)裝配有半自動鉆進(jìn)程序,結(jié)合人工插入樹脂藥卷和錨桿。用半自動控制系統(tǒng),1個(gè)操作人員可以有效地監(jiān)視和控制2個(gè)操作臺。
  多臂錨桿機(jī)的1個(gè)獨(dú)特特征是儲存消耗件的方法,1d所需要的錨桿、樹脂、托板都裝在1個(gè)可移動的架子(材料儲存架)上,用自動裝運(yùn)卸車輛或升降叉車運(yùn)到錨桿機(jī)處,在那里和前一天用過的空的材料儲存架交換。研究表明,實(shí)際鉆孔和安裝錨桿僅占每班時(shí)間的24%。公司正在將材料儲存架和其他特性相結(jié)合,以減少耗費(fèi)在再儲存和維修工作上的時(shí)間,使操作人員能有更多的錨桿安裝時(shí)間。最終目的是從煤礦的主要巷道線路上取消頂板錨桿機(jī),迫使在連續(xù)采煤機(jī)上裝備錨桿機(jī),使其能滿足采掘速度的要求。
  喬伊公司扶持了1個(gè)作業(yè)組,在多臂錨桿機(jī)上經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的培訓(xùn)可以達(dá)到平均每班安裝錨桿400根以上。最近在昆士蘭1個(gè)煤礦進(jìn)行的試驗(yàn)中,多臂錨桿機(jī)創(chuàng)下了世界紀(jì)錄:在3h 45min時(shí)間內(nèi),安裝了304根長1.83m的錨桿。北美用戶訂購的第1臺多臂錨桿機(jī)今年初在坎揚(yáng)燃料公司的SUFCO礦(猶他州中部)投入使用。
  由于不斷地研究和改進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù),新的4機(jī)組合錨桿機(jī)取得的技術(shù)進(jìn)步,開始逐步進(jìn)入頂板錨桿支護(hù)市場。如弗蘭切爾公司將很快研制出一種鉆機(jī)控制裝置供其RRII和DDO臂式給進(jìn)鉆機(jī)使用,包括用在其4機(jī)組合錨桿機(jī)上的反饋系統(tǒng),增加微機(jī)而不是程序邏輯控制器。以微機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)將允許操作人員設(shè)定鉆進(jìn)參數(shù)來優(yōu)化鉆進(jìn)性能,同時(shí)延長鉆桿和鉆頭壽命,規(guī)定樹脂旋轉(zhuǎn)和固化時(shí)間,以便最大限度地保持錨桿安裝質(zhì)量的一致性。微機(jī)所收集的鉆進(jìn)參數(shù)能用來提供頂板巖層剖面,供每個(gè)鉆機(jī)操作人員參考,以便調(diào)整鉆機(jī)給進(jìn)速度和壓力,使其與頂板硬度和鉆桿的圓柱強(qiáng)度相適應(yīng)。在制造新鉆機(jī)以及翻新改造現(xiàn)有鉆機(jī)時(shí)可選擇該裝置。

相關(guān)標(biāo)簽:支護(hù),頂板,錨桿安裝機(jī)
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