锚杆厂 浅谈锚杆钻车机载干式除尘系统

　　摘要通过除尘器除尘技术的研究,结合锚杆钻车钻孔作业时的产尘方式,提出锚杆钻车机载干式除尘系统的设计思路和机理流程。介绍首台国产四臂锚杆钻车的研制情况、主要技术指标、与国外同类技术的比较和现场应用情况,并结合我国煤矿的发展趋势,展望四臂锚杆钻车的发展前景。
　　关键词锚杆钻车;四臂;支护
　　中图分类号TD421文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0113-01
　　
　　锚杆支护是一种快速、安全、经济的煤矿巷道支护方式,是目前巷道支护的先进技术。该技术在我国及澳大利亚、英国、美国、南非等主要产煤国得到广泛应用。锚杆钻车是煤矿井下和其它井巷工程实现锚杆支护机械化作业的主要设备,是煤矿短壁开采,多巷掘进所必须的主要配套设备。锚杆钻车按行走方式分为履带行走式和胶轮行走式;按钻臂数量分为单臂、双臂、四臂等;按提供动力的方式分有电缆供电和其他动力;按除尘方式分有干式和湿式。目前,国外生产的锚杆钻车功能齐全、性能可靠,在井下开采中发挥着无可替代的作用。尤其以澳大利亚生产的四臂锚杆钻车最为突出。2004年,根据国内市场情况,我国自主开发研制了第一台四臂锚杆钻车,并且在神东矿区得到实际应用,取得了较好的使用效果,得到现场认可。
　　1研制情况
　　CMM25-4型四臂锚杆钻车在设计中参考了目前最新进口的四臂机型,充分调研了包括美国、澳大利亚等国多种型号先进的同类机型,并结合我国煤矿的具体特点,进行创新设计。在设计手段上,采用了先进的虚拟样机技术。在三维样机模型基础上采用计算机仿真分析手段对整机进行了运动学和动力学分析。主要元部件和结构件的分析计算也主要采用三维实体方法实现,对结构件的应力、变形和安全系数等都进行了较为准确的核算。从方法和手段上克服了国内目前大型设备设计中一直存在的设计容易计算难或计算误差较大的缺点。利用先进的设计计算手段,不仅仅缩短了设计周期,而且增加了整机和元部件设计的可靠性。
　　1.1总体设计
　　针对我国煤矿的特点,在研究元部件的基础上,进行锚杆钻车整机布置研究,主要考虑其适应性、稳定性、操作的灵活性和系统的可靠性。
　　1.2锚杆钻机
　　主要对钻箱高速旋转密封的可靠性、多级进给机构的稳定性、钻臂摆动旋转的适应性、升降机构进行研究,在此基础上,同时对多钻臂之间的协调动作进行研究。
　　1.3行走机构
　　为适应连采工作面特殊工作条件的要求,对机器的行走能力有着特别重要的意义。本机行走机构采用接地比压小、适应性强的液压驱动履带行走机构。
　　1.4除尘系统
　　采用真空三级除尘技术,不仅提高钻机的锚钻效率,而且改善了工作面的劳动条件,包括:除尘风机与液压系统的匹配、高效率集尘方式的研究,同时对噪声与吸尘效果的匹配进行研究。为进一步适应不同地质条件,同时配备了湿式除尘系统。
　　1.5电缆自动收放系统
　　锚杆钻车是以井下电源为动力的设备,必须通过电缆向锚杆钻车供电。在行走过程中,为了防止电缆被拉断或过多地堆集在巷道底板上,同时为减轻工人拖曳电缆的劳动强度,因此需要对收放电缆装置―恒力矩电缆自动收放系统进行研究,包括对自动排缆装置的研制。
　　1.6液压系统
　　全液压传动方式是锚杆钻车的最大特点,由于完成锚杆钻车全部功能需要上百个动作,所以该机器液压系统非常复杂,包括40多个油缸和十几个液压马达。主要对各种元部件的可靠性,带负载反馈闭式控制系统,各机构的可靠顺序动作,行走、钻机调速功能等进行研究。
　　2除尘系统的改进
　　锚杆钻车主要采用三级除尘,即孔口沉降箱除尘、旋风除尘器除尘和布袋过滤除尘。改进后锚杆钻车干式除尘系统,在除尘原理上与牙轮钻机的基本相同,主要是在以下几个部分作了改进。
　　2.1孔口沉降箱结构的改进
　　1)孔口沉降箱与旋风除尘器的连接,钻机采用正反法兰用12个M8的螺栓压紧,在钻机倒立架时松动螺栓很不方便,而且12个M8螺栓不易压平法兰平面而易漏风,现采用活动连接用皮革和橡胶板密封,操作方便,粉尘溢出减少。2)钻杆由导套进入沉降箱,由于该处无负压,时常有粉尘沿钻杆由导套溢出沉降箱,以致于在钻架小平台上、钻杆架送出油缸上和司机室门前堆积较多粉尘,从而影响了操作环境。现在在导套上有关部位钻出φ8的斜向孔,引用辅助空压机厂产生气压的压缩空气,在钻杆和导套间形成下旋气流,使沉降箱内粉尘不致由此处溢出,保证了操作环境的清洁。
　　2.2布袋箱结构的改进
　　1)原布袋箱采用下进风式,由于含尘气流方向和粉尘重力下降方向相反,易使部分已下降的粉尘在尚未沉降到灰斗前,又随气流上升到布袋表面。现改用上进风式,使含尘气流方向和沉降粉尘方向相同,加快粉尘的沉降排出布袋箱外,提高了除尘效果。2)采用逆式脉冲喷吹,即脉冲喷吹清除袋表面的积尘时,压缩空气的喷吹方向和含尘气流进入布袋箱时的方向是相反的,鉴于与上述同样的理由,现已改用顺吹脉冲喷吹,以提高布袋表面积尘清理的效果。3)现采用螺旋式弹簧骨架代替原刚性焊接骨架,同时弹簧在喷吹时加强了布袋的振幅和振动时间,提高了除尘效果。4)改进了喷吹管的连接,便于布袋的更换,减少了更换布袋的停机时间,提高了钻机的作业率。
　　3应用前景分析
　　四臂锚杆钻车是目前国内外与连续采煤机或巷道掘进机配套使用中反映较好的支护设备,其支护效率高、性能价格比合理,是目前国内外巷道支护的主力机型。新建矿对四臂锚杆钻车也有着较大的需求。该项目实施完成后,产品可以完全替代进口,全面服务国内的煤炭市场,预计我国今后几年内连续采煤机普及率将以每年5%―10%的速度增加,这就为国产锚杆钻车的推广提供了广阔的前景,加上质量、信誉及其售后服务的保障,国产锚杆钻车将在国内具有广阔的市场前景。
　　
　　参考文献
　　[1]向晓东.现代除尘理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.
　　[2]金国淼.除尘设备[M].北京:化学工业出版社,2002.