【文章內容簡介】 了良好的頂板支護設備和技術，但目前仍需要及時引進這種系統(tǒng)方法。中國、俄羅斯、波蘭和印度等國煤礦支護技術相對落后，為了增強自身在國際煤炭市場上的競爭能力，這些國家今后將不得不采用綜合機械化頂板支護設備和技術。 作為這種新型系統(tǒng)方法的一個組成部分，久益采礦設備公司（ Joy Mining Machinery）研制了一種移動式頂板錨桿鉆車 —— JOY型多鉆機平臺操作錨桿鉆車。該鉆車已在澳大利亞和美國的煤礦創(chuàng)造了頂板錨桿鉆進的的新紀錄。 2 錨桿鉆機 國際錨桿鉆機市場上的錨桿鉆機可分為三類：（ 1）手持式鉆機，如gophers、 wombats和 superoo鉆機。（ 2）移動式鉆機。這種鉆機采用履帶或橡膠輪，可安裝 1臺、 2臺、 3臺或 4臺鉆機。（ 3）機載鉆機，即鉆機被固定在連續(xù)采煤機和巷道掘進機上。由于錨桿機不斷易主，維修量大和報廢率高，因此很難精確統(tǒng)計世界各國煤礦使用的錨桿機總數(shù)量。但據估計，世界各國煤礦可使用的移動式或機載式錨桿安裝機（包括正在使用的、閑臵、維修和轉讓的錨桿機）的數(shù)量如下表所示。 3 世界各國錨桿支護技術 數(shù)值錨桿安裝技術是目前世界上最常用的方法，占已安裝錨桿的 70%以上。使用該技術時，整個桿體均承受載荷，可以抵制分層煤體對錨固桿體的剪切力。另外 30%的錨桿使用量大部分為機械點固錨桿，水泥錨桿、樹脂點固錨桿和 Swellex型錨桿僅在個別煤礦使用。一般地，錨桿長度為 ～ ，直徑為 16～ 22mm。每年世界各國煤礦安裝約 ，其中美國煤礦的使用量占 88%。 錨桿安裝過程分 4個步驟：鉆眼；插入樹脂膠卷；插入桿體，攪拌樹脂；旋緊和固定錨桿。想減少錨桿安裝時間是相當困難的，除非取消某些步驟。錨桿制造商嘗試了各種改進技術，如：采用組合錨桿、一端帶鉆頭的錨桿、樹脂包在桿體內的錨桿、樹脂注射以及其他技術。到目前為止，這些技術還沒有得到完善。 美國 美國是世界第二大煤炭生產國（僅次于中國），但按連續(xù)采煤機和頂板錨桿機的數(shù)量來分析，它的煤礦機械化程度最高。美國 840個井工礦幾乎全部采用連續(xù)采煤機采煤、機械化運煤（梭車批量運輸或帶式連續(xù)輸送）方式和頂板錨桿機支護設備。美國一半多的煤炭產量來自房柱式開采工作面。 采用位臵變換法時，連續(xù)采煤機在煤巷中掘進，當超過最后一排頂板錨桿 15m時（操作人員在安全位臵使用無線電遙控設備操縱連續(xù)采煤機），連續(xù)采煤機被開進另一條煤巷，此時使用一臺移動式錨桿機在 15m長的煤巷頂板上安裝錨桿。在美國，即使是長壁工作面也采用多巷掘進系統(tǒng)，但在歐洲一般采用單巷掘進系統(tǒng)。這是美國大量采用移動式錨桿機的原因。 在加強錨桿安裝作業(yè)安全的同時，美國重點注意提高錨桿安裝的速度和質量。 澳大利亞 澳大利亞的 51座井工礦中，有 34座至少擁有 1個長壁工作面。長壁工作面采用雙巷掘進系統(tǒng)。長壁工作面采區(qū)煤巷掘進速度滯后是影響澳大利亞煤炭工業(yè)發(fā)展的一個主要因素。每掘進 1m煤巷，安裝 6根頂板錨桿和 2根煤壁錨桿，每班安裝錨桿 100～ 120根。根據不同地質條件，安裝錨桿的根數(shù)也會變化。目前一些煤礦采用了安設有錨桿機的連續(xù)采煤機，但由于錨桿安裝速度跟不上工作面回采速度，一些煤礦逐漸采用了位臵變換開采法。 南非 一般地講，南非大部分井工礦煤層是硬砂巖頂板，開采條件良好。南非 57個井工礦均采用了不同的頂板錨桿安裝形式，由于地質條件良好，錨桿安裝作業(yè)并不構成采煤作業(yè)的 “ 瓶頸 ” 。為了阻止頂板巖層的局部冒落，一些煤礦安裝了嚴格的頂板巖層監(jiān)控系統(tǒng)。大部分煤礦采用了房柱式開采方式，長壁工作面所占的比重不足 10%。 英國 英格蘭剩下的 17座井工礦和蘇格蘭的 Castlebridge煤礦均采用頂板錨桿作為長壁工作面的主要支護方式。英國幾乎不采用房柱式開采方式，由于開采深度大，長壁工作面采用單巷掘進，各工作面之間留有足夠寬的煤柱。開采深度在 700～ 1200m的煤巷的頂板錨桿安裝密度比大部分其它西部井工礦大，一般每掘進 7～ 12根頂板錨桿，沿每側煤壁每隔 2～ 3根錨桿。 俄羅斯 俄羅斯煤炭工業(yè)正在發(fā)生重大改革和重組，一些虧損的煤礦被迫關閉。俄羅斯目前約有 200座井工礦，全部采用單巷長壁開采系統(tǒng)。西伯利亞庫茲巴斯礦區(qū)的一些煤礦采用頂板錨桿（點固錨桿或點固樹脂錨桿）支護形式，錨桿長度 ～ ，承載能力 6～ 8t。隨著經驗的積累，這種支護系統(tǒng)將不斷得到完善。但由于缺乏資金，對現(xiàn)代化錨桿支護設備的維護和改進工作進展非常緩慢。 波蘭 盡管波蘭是世界第 4大井工礦煤炭生產國（年產量約 120Mt，位居中國、美國和獨聯(lián)體之后），但是波蘭沒有一個煤礦將錨桿支護用作永久頂板支護技術。所有井工礦采用被動受力的鋼型（ U型鋼）支架。隨著高產高效長壁工作面的采用，工作面端頭的 U型鋼支架的緩慢拆除速度和緩慢、昂貴的采區(qū)煤巷掘進速度嚴重阻礙了工作面的回采速度。 由于缺乏操作經驗、作業(yè)標準和地質條件差（盡管其它國家在相同地質條件下取得了錨桿支護作業(yè)的成功），波蘭向錨桿支護技術的轉變過程最緩慢。為了獲得最大的煤炭回采率，采區(qū)巷道需要重復使用，這導致了頂板支護條件惡劣，不利于巷道快速掘進和工作面快速回采。 印度 印度井工礦年產煤炭 80Mt，其中 90%來自非機械化和半機械化（鉆眼、爆破和采用側卸式裝載機裝載）房柱式開采工作面。大多數(shù)井工礦采用錨桿支護方式，采用點固錨桿或承載能力為 6～ 8t的水泥錨桿。目前一些井工礦對連續(xù)采煤機和全部機械化房柱式開采系統(tǒng)感興趣，可能 2022年這樣一套系統(tǒng)將進行安裝。同時樹脂錨桿也將得到使用。 中國 作為世界上最大的井工礦煤炭生產國，中國采用了各種各樣的頂板支護技術，從梯形支架到 U型鋼支架、鋼梁，其中大多數(shù)主要煤礦采用了錨桿支護技術。全部機械化頂板錨桿安裝技術（采用位臵變換系統(tǒng)并使用移動式錨桿機）在神華集團所屬的礦井得到了使用。目前中國有 9臺移動式錨桿安裝機，預計將來會逐漸增加。中國大部分煤礦使用手持鉆機安裝錨桿。 4 錨桿安裝新技術 目前世界上主要的井工礦煤炭公司要求更快的采區(qū)巷道掘進速度和更多的房柱式開采煤礦。最直接的解決辦法是縮短錨桿安裝時間，因此許多錨桿生產商尋求可靠的自動化工藝來實現(xiàn)此目的。對自動供給、錨桿旋轉、樹脂注入、特殊錨桿和一系列頂板錨桿鉆機（從氣動式到液壓式）進行了一系列實驗。下面介紹一下久益公司研制的新型移動式多鉆機錨桿安裝機。 該錨桿機安裝有多臺鉆機、平臺式設計、可移動，主要用于 “ 位臵變換 ”法連續(xù)采煤機采煤工作面。該錨桿機取消了搖臂和許多其他活動元件。寬大的敞開式平臺能液壓啟動側面節(jié)流閥，側面節(jié)流閥降低，從而可創(chuàng)造更大的作業(yè)空間。 “ 豆莢 ” 形物料箱可儲存 5t重的消耗材料（ 300根頂板錨桿、 150根煤壁錨桿及其相應的樹脂和托盤），且物料箱易于運輸和卸載。連續(xù)采煤機履帶裝臵利用油箱供油，油箱放在履帶和底層的錨桿安裝平臺之間。 圖 1 多鉆機錨桿鉆機結構圖 （鉆車上安裝有 4臺鉆機，兩側的 2臺鉆機固定在延伸著的滑桿上） 錨桿機上安裝有兩根先進的圓柱形臨時頂板支架，操作時先將這兩根支架固定在底板上，然后再固定在頂板上。這兩根支架可提供 2 10t的承載能力。另外，每臺鉆機的千斤頂可提供 5t的承載能力。 久益公司研制的第一臺多鉆機錨桿機于 1998年在澳大利亞殼牌公司的Capcoal Central煤礦使用。該錨桿機于 225分鐘內安裝了 304根 的