论文部分内容阅读
【摘要】本文为适应巷道支护高强度预紧力的需要，提出了一种锚杆钻机扭矩放大器，简化了巷道支护高强度预紧力复杂的施工工艺，提高了巷道支护高强度预紧力施工的安全性，降低了巷道支护高强度预紧力施工的劳动强度。
【关键词】扭矩放大器;锚杆钻机;巷道支护
引言
随着煤矿的逐年开采，巷道深度逐步加深，巷道地质趋于恶化，对巷道支护预紧力的需求越来越高，巷道支护施工工艺日趋复杂，制约了巷道掘进速度的发展，急需新的巷道支护技术的出现，为此我们进行了锚杆钻机和煤矿巷道支护的研究，并成功开发研制了2.5倍扭矩放大器。
1、市场现状
现有的巷道支护高强度预紧力施工工艺为：锚杆钻机完成钻孔、安装锚杆以及初步锚固，预紧力一般在200N.m左右，再使用气动扳手二次预紧，使预紧力增加到500N.m左右，满足巷道支护高强度预紧力要求。因气动扳手重量为7.5kg，预紧锚杆时，需要工人站在临时搭起的简易支架上双手举起气动扳手进行预紧操作，支架稳定性差，工人操作过程存在安全隐患，同时，气动扳手预紧锚杆时，震动频率高，手臂容易酸软、疲劳，工人劳动强度很大。
2、功能分析
从目前巷道支护情况看，MQT-130锚杆钻机（重54Kg）基本能够满足煤矿巷道支护钻孔、安装锚杆以及初步锚固的需求，但不能满足巷道支护高强度预紧力500N.m的要求。
为满足500N.m的巷道支护锚杆预紧力要求，目前有以下几种方法能够实现：1.使用气动扳手二次预紧（目前普遍采用的方法）。2.研发大扭矩MQT系列锚杆钻机，使锚杆钻机失速扭矩≥500N.m。3.研发新的设备满足巷道支护锚杆500N.m预紧力的需求。
3、方案确定
以上三种方法，第一种方法工艺繁琐、工人劳动强度大、施工过程存在安全隐患。第二种方法研制的失速扭矩大于500N.m的MQT锚杆钻机重量由现有的54kg大约增至70kg。在巷道支护作业时，工人需一直操纵重达70Kg的锚杆钻机工作，劳动强度将严重增加;如果在钻孔时突然卡钻，工人需要在毫无防备的情况下突然克服500N.m左右的扭矩，有可能对工人身体进行伤害。鉴于以上两种方法的不足，我们提出了第三种方法——研发新的辅助设备满足巷道支护锚杆500N.m预紧力的需求，即使用现有MQT-130锚杆钻机配合2.5倍扭矩放大器工作的作业形式。在正常钻孔作业过程中，仅使用MQT-130（重54Kg）锚杆钻机钻孔，工人劳动强度较小，且更安全;在钻孔作业完成后，工人仅需把扭矩放大器（仅重11kg）插在锚杆钻机上代替现有的双六方套进行锚杆支护作业。此时，锚杆钻机通过2.5倍扭矩放大器具有了扭矩放大功能，使锚杆机最大输出扭矩由200 N.m提高到500N.m，满足巷道支护高强度预紧力的需要。
4、工作原理及结构特点
2.5倍扭矩放大器（见附图1）作为锚杆钻机的一种辅助工具，利用锚杆钻机本身具有的旋转功能、升降功能以及锚杆预紧功能，实现自身的放大扭矩、提高巷道支护锚杆预紧力的目的。
巷道支护作业时MQT-130锚杆钻机+2.5倍反转扭矩放大器配合工作方式见附图2
5、工业性试验
我们于2011年进行了工业性试验，试验内容：⑴观测锚杆机+2.5倍扭矩放大器输出扭矩是否满足设计要求;⑵巷道支护效率⑶預紧力能否达到要求。
试验结果如下：⑴在锚杆钻机试验台上试验5台，输出扭矩分别为525N.m、530N.m、535N.m、538N.m、540N.m，均大于500N.m;⑵巷道支护时间与原仅使用锚杆钻机安装锚杆预紧时间一致，节省了原使用气动扳手二次预紧时间;⑶使用锚杆机+2.5倍扭矩放大器预紧后，利用力矩扳手验证，满足设计要求。试验结果达到设计要求。
6、结语
通过锚杆机2.5倍扭矩放大器的研制，满足了巷道支护高强度预紧力的需要，简化了现有巷道支护高强度预紧力的施工工艺，提高了煤矿工人在巷道支护过程的安全性，降低了工人劳动强度，还进一步提高了煤矿巷道支护的速度。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[K].北京：化学工业出版社，2006.
[2]何满潮，袁和生等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].科技出版社，2004.
作者简介
范要辉（1981-），男，汉，河北省石家庄市，大学本科，学士，主要研究方向为锚杆钻机技术和锚杆支护技术.
【关键词】扭矩放大器;锚杆钻机;巷道支护
引言
随着煤矿的逐年开采，巷道深度逐步加深，巷道地质趋于恶化，对巷道支护预紧力的需求越来越高，巷道支护施工工艺日趋复杂，制约了巷道掘进速度的发展，急需新的巷道支护技术的出现，为此我们进行了锚杆钻机和煤矿巷道支护的研究，并成功开发研制了2.5倍扭矩放大器。
1、市场现状
现有的巷道支护高强度预紧力施工工艺为：锚杆钻机完成钻孔、安装锚杆以及初步锚固，预紧力一般在200N.m左右，再使用气动扳手二次预紧，使预紧力增加到500N.m左右，满足巷道支护高强度预紧力要求。因气动扳手重量为7.5kg，预紧锚杆时，需要工人站在临时搭起的简易支架上双手举起气动扳手进行预紧操作，支架稳定性差，工人操作过程存在安全隐患，同时，气动扳手预紧锚杆时，震动频率高，手臂容易酸软、疲劳，工人劳动强度很大。
2、功能分析
从目前巷道支护情况看，MQT-130锚杆钻机（重54Kg）基本能够满足煤矿巷道支护钻孔、安装锚杆以及初步锚固的需求，但不能满足巷道支护高强度预紧力500N.m的要求。
为满足500N.m的巷道支护锚杆预紧力要求，目前有以下几种方法能够实现：1.使用气动扳手二次预紧（目前普遍采用的方法）。2.研发大扭矩MQT系列锚杆钻机，使锚杆钻机失速扭矩≥500N.m。3.研发新的设备满足巷道支护锚杆500N.m预紧力的需求。
3、方案确定
以上三种方法，第一种方法工艺繁琐、工人劳动强度大、施工过程存在安全隐患。第二种方法研制的失速扭矩大于500N.m的MQT锚杆钻机重量由现有的54kg大约增至70kg。在巷道支护作业时，工人需一直操纵重达70Kg的锚杆钻机工作，劳动强度将严重增加;如果在钻孔时突然卡钻，工人需要在毫无防备的情况下突然克服500N.m左右的扭矩，有可能对工人身体进行伤害。鉴于以上两种方法的不足，我们提出了第三种方法——研发新的辅助设备满足巷道支护锚杆500N.m预紧力的需求，即使用现有MQT-130锚杆钻机配合2.5倍扭矩放大器工作的作业形式。在正常钻孔作业过程中，仅使用MQT-130（重54Kg）锚杆钻机钻孔，工人劳动强度较小，且更安全;在钻孔作业完成后，工人仅需把扭矩放大器（仅重11kg）插在锚杆钻机上代替现有的双六方套进行锚杆支护作业。此时，锚杆钻机通过2.5倍扭矩放大器具有了扭矩放大功能，使锚杆机最大输出扭矩由200 N.m提高到500N.m，满足巷道支护高强度预紧力的需要。
4、工作原理及结构特点
2.5倍扭矩放大器（见附图1）作为锚杆钻机的一种辅助工具，利用锚杆钻机本身具有的旋转功能、升降功能以及锚杆预紧功能，实现自身的放大扭矩、提高巷道支护锚杆预紧力的目的。
巷道支护作业时MQT-130锚杆钻机+2.5倍反转扭矩放大器配合工作方式见附图2
5、工业性试验
我们于2011年进行了工业性试验，试验内容：⑴观测锚杆机+2.5倍扭矩放大器输出扭矩是否满足设计要求;⑵巷道支护效率⑶預紧力能否达到要求。
试验结果如下：⑴在锚杆钻机试验台上试验5台，输出扭矩分别为525N.m、530N.m、535N.m、538N.m、540N.m，均大于500N.m;⑵巷道支护时间与原仅使用锚杆钻机安装锚杆预紧时间一致，节省了原使用气动扳手二次预紧时间;⑶使用锚杆机+2.5倍扭矩放大器预紧后，利用力矩扳手验证，满足设计要求。试验结果达到设计要求。
6、结语
通过锚杆机2.5倍扭矩放大器的研制，满足了巷道支护高强度预紧力的需要，简化了现有巷道支护高强度预紧力的施工工艺，提高了煤矿工人在巷道支护过程的安全性，降低了工人劳动强度，还进一步提高了煤矿巷道支护的速度。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[K].北京：化学工业出版社，2006.
[2]何满潮，袁和生等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].科技出版社，2004.
作者简介
范要辉（1981-），男，汉，河北省石家庄市，大学本科，学士，主要研究方向为锚杆钻机技术和锚杆支护技术.