国内外自动锚杆钻架类型特点及研究方向

作     者：高志强 郭治富 GAO Zhiqiang;GUO Zhifu

作者机构：煤炭科学研究总院北京100013 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第3期

页      面：212-224页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2020YFB1214003) 山西省重点研发计划资助项目(2020XXX001) 中国煤炭科工集团太原研究院自立资助项目(F2022-BS02)。 

主　　题：自动锚杆钻架 钻孔装置 锚固剂注入装置 锚固装置 锚杆仓 锚杆支护 

摘      要：锚杆支护水平制约着巷道掘进速度和安全性,同时也是实现巷道掘进无人化、智能化发展的卡脖子问题之一。钻锚机器人是解决锚杆支护施工痛点问题的必由之路,其核心部件为自动锚杆钻架。系统梳理了自动锚杆钻架技术路线图,总结归纳出各关键部件共性架构,综述了国内外自动锚杆钻架类型特点、技术水平及适用工况,指出了自动锚杆钻架技术的研究方向。首先按照布局型式将国外自动锚杆钻架划分为转塔式、切换式和自钻式3类,并从钻孔功率、回转扭矩,锚杆仓容量和性能特点方面进行了对比分析,在此基础上,归纳了国内自动锚杆钻架布局型式及性能指标参数,从功能和驱动元件数量2个方面分析了国内自动锚杆钻架存在的不足。其次系统阐述了自动锚杆钻架结构各组成部分的型式:包括钻孔装置、锚固剂注入装置、锚固装置、锚杆仓,阐述了各组成部分的工作原理和结构特点。最后通过分析国内外自动锚杆钻架的技术发展特点,依据我国煤矿巷道锚杆支护工艺现状,归纳了自动锚杆钻架技术存在的问题,提出了自动锚杆钻架技术研究方向,包括自动锚杆钻架传感器与驱动元件研究,自动锚杆钻架智能控制技术研究,自动锚杆钻架与钻具适用性研究,自动锚杆钻架模块化和系列化研究等。自动锚杆钻架技术的发展必将实现钻孔、注药、锚杆装填和锚固协同一体化作业,达到机械自动化锚杆支护目标,最终推动煤矿巷道掘进工作面智能化、无人化的建设。