安全快速支護的新頂板錨桿安裝機
由于推行高產高效的采掘方法，迫切要求開發一種能安全快速地進行頂板錨桿支護作業的方法和機械。
經過多年不斷的努力，在提高鉆孔速度、改進作業安全性和降低消耗件成本方面已取得了重大技術進步，新研制的樣機陸續投入使用。美國弗蘭切爾和喬伊采礦機械公司近來都研制生產了單機組合式頂板錨桿機，主要是為在中厚煤層中使用高產高效連續采煤機。
雖然弗蘭切爾公司的自動4機組合錨桿機和喬伊采礦機械公司的自動多機組合錨桿機具體特征不同，但這兩種錨桿機都使用某些通用的基本元件，都是以平臺為基礎的錨桿機，不用懸臂結構和其他許多運動件。現場試驗已證實，兩種錨桿機的底盤和動力裝置部件都是成功的。兩家公司認為，這類錨桿機對于要求采用符合現代工藝規范錨桿支護系統的煤礦有很大吸引力。這些新錨桿支護系統能與高產高效能力相適應，如美國西部的大煤礦、澳大利亞長壁開采的煤礦。對這些新錨桿機內部進行的技術改進，有可能促進其進入單機或雙機錨桿機市場，并可在薄煤層中推廣應用。
用戶要求頂板錨桿機具有很高的生產率。弗蘭切爾公司多年來確實大幅度地提高了其所生產的雙機組合錨桿機生產率，并已達到了較高水平，畢竟鉆孔速度也只能快到這個程度。多臺單機組合鉆機意味著能打更多的錨桿孔。
4機組合錨桿機現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年代初期就生產過幾臺，至少有兩家煤礦使用。這些機器需要4人操作，而且在當時其效率不高，難以保證掘進要求。制造一種4機組合錨桿機的技術問題并不那么難，主要問題是操作人員的安全和該機實際上要4人操作。顯然，為了減少操作人員，使其成為一種高效設備，就需要某種類型的自動化。
20多年來，弗蘭切爾公司進行了各種各樣錨桿機方案的試驗，從遙控操作的錨桿單機(1988年曾在石灰巖和鹽礦中使用)到目前正在進行現場試驗的半自動4機組合錨桿機。由于不斷的研究和試驗，該公司已開發出幾種新的方案來提高錨桿機的生產率和自動化水平。
研究集中在與機械設計有關的3個方面，即機械布置、液壓傳動裝置和傳感器、程序邏輯控制器或微機控制器，以全面推進錨桿支護自動化。公司的主要目標是開發一種緊湊、自動的錨桿支護單機，需要時能組合在工作面作業的錨桿安裝機械上，或者組合在連續采煤機、懸臂掘進機和其他井下設備上。這些緊湊的錨桿支護單機第1批產品分別于1992年在馬丁其煤礦，1994年在懷俄明州的1個天然堿礦進行過試驗。
錨桿支護單機方案的主要特征是1套反饋系統，能自動檢測和控制鉆機速度，防止使用過大的力。結果是鉆進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出了樹脂插入裝置，比人工插入樹脂能達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，然后緩慢旋轉錨桿通過樹脂藥卷，并托住插入的裝置一定時間。旋轉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量都是一致的。
多臺單機與反饋系統和樹脂插入裝置一起集合到一種4機組合自動錨桿機上，去年在西弗吉尼亞的尖端礦業公司進行了試驗。這種履帶式4機組合自動錨桿機需要2人操作，每人控制2臺單機，每個鉆機操作臺配備1個圓盤傳送帶，用于儲存鉆桿、樹脂藥卷和錨桿。
每個操作人員的操作臺操縱桿控制裝置用來控制鉆進作業，其間，安裝在全部鉆機液壓系統中的傳感器提供數據給錨桿鉆機的程序邏輯控制器來控制鉆機推力和旋轉速度，以獲得最佳性能。利用錨桿機集塵系統中的傳感器，在該系統有堵塞危險時，降低鉆孔速度，以便清理。
在計算機控制下進行鉆孔時，操作人員往圓盤傳送帶上裝樹脂藥卷、錨桿和托板。當錨桿孔鉆完后，錨桿機自動撤出鉆桿，旋轉圓盤傳送帶，將樹脂藥卷和錨桿插入孔內，旋轉并托住錨桿，完成錨桿安裝工作。
在尖端礦試驗過程中，安裝了長1 524mm全樹脂錨桿，使用4機組合錨桿機安裝，每排錨桿的實際安裝循環時間為3.25min，包括排間定位。看來每安裝1排錨桿的循環時間縮短到3.0min是可以達到的。機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，但從目前設計水平來看，并不是件很容易的事。
該公司下一步的研究開發計劃是改進錨桿機的加長鉆桿，以便安裝長錨桿和錨索。目前正和一企業討論開發一種適用于采掘高度1.83～3.66m的4機組合錨桿機的可能性。
弗蘭切爾公司用不著專門研究圓盤傳送帶方案，開發4機組合錨桿機主要是想證明2個人就能高效、安全地操作這樣一臺機器。今后將尋求新的其他技術途徑提高錨桿機效率，可能包括取消圓盤傳送帶的錨桿機，或者甚至是人工和半自動相結合的操作方法，以便將其更好地用于頂板條件多變的煤礦。
喬伊采礦機械公司采取了一種不同的途徑。
喬伊采礦機械公司銷售給澳大利亞克來姆公司1條輕便的、機載的、可移動的頂板錨桿支護系統生產線，稱為喬伊錨桿支護方式。該公司最新提供的由克來姆設計的1個平臺基礎和多臂錨桿機，最近進入北美市場。
多臂錨桿機設計方案的主要特點是“設計的簡單性”，設計多臂錨桿機的整個過程(從方案到完成)僅用了12個月。這種機器的大部分主要部件已在現有機械上進行了現場試驗，證明是成功的。錨桿機的控制系統重新進行了設計，取消了容易損壞的外部油缸和大約24條軟管。錨桿機的主要電動機、電纜卷盤、履帶底盤都是標準的喬伊部件。
履帶式多臂錨桿機適用于采掘高度2.29～3.66m的煤層，可配置2～5臺鉆機。下一步的計劃將是開發適用于采掘高度1.52～2.44m的多臂錨桿機。
多臂錨桿機裝備有HFX進給機構和HDR旋轉機構，可提供最大進給力22kN，轉速650r/min，額定標準扭矩352.5N*m。多臂錨桿機裝配有半自動鉆進程序，結合人工插入樹脂藥卷和錨桿。用半自動控制系統，1個操作人員可以有效地監視和控制2個操作臺。
多臂錨桿機的1個獨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個可移動的架子(材料儲存架)上，用自動裝運卸車輛或升降叉車運到錨桿機處，在那里和前一天用過的空的材料儲存架交換。研究表明，實際鉆孔和安裝錨桿僅占每班時間的24%。公司正在將材料儲存架和其他特性相結合，以減少耗費在再儲存和維修工作上的時間，使操作人員能有更多的錨桿安裝時間。最終目的是從煤礦的主要巷道線路上取消頂板錨桿機，迫使在連續采煤機上裝備錨桿機，使其能滿足采掘速度的要求。
喬伊公司扶持了1個作業組，在多臂錨桿機上經過幾個小時的培訓可以達到平均每班安裝錨桿400根以上。最近在昆士蘭1個煤礦進行的試驗中，多臂錨桿機創下了世界紀錄：在3h 45min時間內，安裝了304根長1.83m的錨桿。北美用戶訂購的第1臺多臂錨桿機今年初在坎揚燃料公司的SUFCO礦(猶他州中部)投入使用。
由于不斷地研究和改進錨桿支護技術，新的4機組合錨桿機取得的技術進步，開始逐步進入頂板錨桿支護市場。如弗蘭切爾公司將很快研制出一種鉆機控制裝置供其RRII和DDO臂式給進鉆機使用，包括用在其4機組合錨桿機上的反饋系統，增加微機而不是程序邏輯控制器。以微機為基礎的系統將允許操作人員設定鉆進參數來優化鉆進性能，同時延長鉆桿和鉆頭壽命，規定樹脂旋轉和固化時間，以便最大限度地保持錨桿安裝質量的一致性。微機所收集的鉆進參數能用來提供頂板巖層剖面，供每個鉆機操作人員參考，以便調整鉆機給進速度和壓力，使其與頂板硬度和鉆桿的圓柱強度相適應。在制造新鉆機以及翻新改造現有鉆機時可選擇該裝置。
經過多年不斷的努力，在提高鉆孔速度、改進作業安全性和降低消耗件成本方面已取得了重大技術進步，新研制的樣機陸續投入使用。美國弗蘭切爾和喬伊采礦機械公司近來都研制生產了單機組合式頂板錨桿機，主要是為在中厚煤層中使用高產高效連續采煤機。
雖然弗蘭切爾公司的自動4機組合錨桿機和喬伊采礦機械公司的自動多機組合錨桿機具體特征不同，但這兩種錨桿機都使用某些通用的基本元件，都是以平臺為基礎的錨桿機，不用懸臂結構和其他許多運動件。現場試驗已證實，兩種錨桿機的底盤和動力裝置部件都是成功的。兩家公司認為，這類錨桿機對于要求采用符合現代工藝規范錨桿支護系統的煤礦有很大吸引力。這些新錨桿支護系統能與高產高效能力相適應，如美國西部的大煤礦、澳大利亞長壁開采的煤礦。對這些新錨桿機內部進行的技術改進，有可能促進其進入單機或雙機錨桿機市場，并可在薄煤層中推廣應用。
用戶要求頂板錨桿機具有很高的生產率。弗蘭切爾公司多年來確實大幅度地提高了其所生產的雙機組合錨桿機生產率，并已達到了較高水平，畢竟鉆孔速度也只能快到這個程度。多臺單機組合鉆機意味著能打更多的錨桿孔。
4機組合錨桿機現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年代初期就生產過幾臺，至少有兩家煤礦使用。這些機器需要4人操作，而且在當時其效率不高，難以保證掘進要求。制造一種4機組合錨桿機的技術問題并不那么難，主要問題是操作人員的安全和該機實際上要4人操作。顯然，為了減少操作人員，使其成為一種高效設備，就需要某種類型的自動化。
20多年來，弗蘭切爾公司進行了各種各樣錨桿機方案的試驗，從遙控操作的錨桿單機(1988年曾在石灰巖和鹽礦中使用)到目前正在進行現場試驗的半自動4機組合錨桿機。由于不斷的研究和試驗，該公司已開發出幾種新的方案來提高錨桿機的生產率和自動化水平。
研究集中在與機械設計有關的3個方面，即機械布置、液壓傳動裝置和傳感器、程序邏輯控制器或微機控制器，以全面推進錨桿支護自動化。公司的主要目標是開發一種緊湊、自動的錨桿支護單機，需要時能組合在工作面作業的錨桿安裝機械上，或者組合在連續采煤機、懸臂掘進機和其他井下設備上。這些緊湊的錨桿支護單機第1批產品分別于1992年在馬丁其煤礦，1994年在懷俄明州的1個天然堿礦進行過試驗。
錨桿支護單機方案的主要特征是1套反饋系統，能自動檢測和控制鉆機速度，防止使用過大的力。結果是鉆進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出了樹脂插入裝置，比人工插入樹脂能達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，然后緩慢旋轉錨桿通過樹脂藥卷，并托住插入的裝置一定時間。旋轉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量都是一致的。
多臺單機與反饋系統和樹脂插入裝置一起集合到一種4機組合自動錨桿機上，去年在西弗吉尼亞的尖端礦業公司進行了試驗。這種履帶式4機組合自動錨桿機需要2人操作，每人控制2臺單機，每個鉆機操作臺配備1個圓盤傳送帶，用于儲存鉆桿、樹脂藥卷和錨桿。
每個操作人員的操作臺操縱桿控制裝置用來控制鉆進作業，其間，安裝在全部鉆機液壓系統中的傳感器提供數據給錨桿鉆機的程序邏輯控制器來控制鉆機推力和旋轉速度，以獲得最佳性能。利用錨桿機集塵系統中的傳感器，在該系統有堵塞危險時，降低鉆孔速度，以便清理。
在計算機控制下進行鉆孔時，操作人員往圓盤傳送帶上裝樹脂藥卷、錨桿和托板。當錨桿孔鉆完后，錨桿機自動撤出鉆桿，旋轉圓盤傳送帶，將樹脂藥卷和錨桿插入孔內，旋轉并托住錨桿，完成錨桿安裝工作。
在尖端礦試驗過程中，安裝了長1 524mm全樹脂錨桿，使用4機組合錨桿機安裝，每排錨桿的實際安裝循環時間為3.25min，包括排間定位。看來每安裝1排錨桿的循環時間縮短到3.0min是可以達到的。機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，但從目前設計水平來看，并不是件很容易的事。
該公司下一步的研究開發計劃是改進錨桿機的加長鉆桿，以便安裝長錨桿和錨索。目前正和一企業討論開發一種適用于采掘高度1.83～3.66m的4機組合錨桿機的可能性。
弗蘭切爾公司用不著專門研究圓盤傳送帶方案，開發4機組合錨桿機主要是想證明2個人就能高效、安全地操作這樣一臺機器。今后將尋求新的其他技術途徑提高錨桿機效率，可能包括取消圓盤傳送帶的錨桿機，或者甚至是人工和半自動相結合的操作方法，以便將其更好地用于頂板條件多變的煤礦。
喬伊采礦機械公司采取了一種不同的途徑。
喬伊采礦機械公司銷售給澳大利亞克來姆公司1條輕便的、機載的、可移動的頂板錨桿支護系統生產線，稱為喬伊錨桿支護方式。該公司最新提供的由克來姆設計的1個平臺基礎和多臂錨桿機，最近進入北美市場。
多臂錨桿機設計方案的主要特點是“設計的簡單性”，設計多臂錨桿機的整個過程(從方案到完成)僅用了12個月。這種機器的大部分主要部件已在現有機械上進行了現場試驗，證明是成功的。錨桿機的控制系統重新進行了設計，取消了容易損壞的外部油缸和大約24條軟管。錨桿機的主要電動機、電纜卷盤、履帶底盤都是標準的喬伊部件。
履帶式多臂錨桿機適用于采掘高度2.29～3.66m的煤層，可配置2～5臺鉆機。下一步的計劃將是開發適用于采掘高度1.52～2.44m的多臂錨桿機。
多臂錨桿機裝備有HFX進給機構和HDR旋轉機構，可提供最大進給力22kN，轉速650r/min，額定標準扭矩352.5N*m。多臂錨桿機裝配有半自動鉆進程序，結合人工插入樹脂藥卷和錨桿。用半自動控制系統，1個操作人員可以有效地監視和控制2個操作臺。
多臂錨桿機的1個獨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個可移動的架子(材料儲存架)上，用自動裝運卸車輛或升降叉車運到錨桿機處，在那里和前一天用過的空的材料儲存架交換。研究表明，實際鉆孔和安裝錨桿僅占每班時間的24%。公司正在將材料儲存架和其他特性相結合，以減少耗費在再儲存和維修工作上的時間，使操作人員能有更多的錨桿安裝時間。最終目的是從煤礦的主要巷道線路上取消頂板錨桿機，迫使在連續采煤機上裝備錨桿機，使其能滿足采掘速度的要求。
喬伊公司扶持了1個作業組，在多臂錨桿機上經過幾個小時的培訓可以達到平均每班安裝錨桿400根以上。最近在昆士蘭1個煤礦進行的試驗中，多臂錨桿機創下了世界紀錄：在3h 45min時間內，安裝了304根長1.83m的錨桿。北美用戶訂購的第1臺多臂錨桿機今年初在坎揚燃料公司的SUFCO礦(猶他州中部)投入使用。
由于不斷地研究和改進錨桿支護技術，新的4機組合錨桿機取得的技術進步，開始逐步進入頂板錨桿支護市場。如弗蘭切爾公司將很快研制出一種鉆機控制裝置供其RRII和DDO臂式給進鉆機使用，包括用在其4機組合錨桿機上的反饋系統，增加微機而不是程序邏輯控制器。以微機為基礎的系統將允許操作人員設定鉆進參數來優化鉆進性能，同時延長鉆桿和鉆頭壽命，規定樹脂旋轉和固化時間，以便最大限度地保持錨桿安裝質量的一致性。微機所收集的鉆進參數能用來提供頂板巖層剖面，供每個鉆機操作人員參考，以便調整鉆機給進速度和壓力，使其與頂板硬度和鉆桿的圓柱強度相適應。在制造新鉆機以及翻新改造現有鉆機時可選擇該裝置。
