卓力通過(guò)對(duì)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)與液壓錨桿鉆機(jī)的特性分析、理論數(shù)據(jù)對(duì)比、工況分析對(duì)比及實(shí)踐數(shù)據(jù)對(duì)，為煤礦巷道支護(hù)錨桿鉆機(jī)機(jī)具現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用選擇提供了依據(jù)。
氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)與液壓錨桿鉆機(jī)作為巷道支護(hù)的兩種主要鉆孔機(jī)具，錨桿鉆機(jī)的正確合理選擇，關(guān)系到巷道支護(hù)效率的有效提高，是煤礦巷道掘進(jìn)速度提高的關(guān)鍵。
    錨桿鉆機(jī)特性
    1.1 氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)
    使用壓縮空氣作為動(dòng)力，重量輕，轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度隨負(fù)載變化而變化，易于管理，維護(hù)維修方便。但是功率不大，能量轉(zhuǎn)化效率低。以目前最常用的型號(hào)MQT-130/3.0看，參數(shù)為3kw，耗氣量為4m³/min。
    由于使用壓縮性很強(qiáng)的空氣作為動(dòng)力，使得氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性很軟，轉(zhuǎn)速?gòu)?-700r/min，轉(zhuǎn)矩從200-0N.m。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
 

壓力MPa	0.5
轉(zhuǎn)速r/min	0	100	150	200	240	280	330	380	430	470	520	620	690
轉(zhuǎn)矩N.m	239	211	170	137	122	106	86	60	58	48	38	29	19
		一級(jí)缸筒				二級(jí)缸筒				三級(jí)缸筒
氣壓		0.5MPa
支腿推力		9.1kN				7.5 kN				5.6 kN

      
    1.2  液壓錨桿鉆機(jī)
    液壓錨桿鉆機(jī)以不可壓縮的高壓油為動(dòng)力，體積小，功率大，能量轉(zhuǎn)化效率高。但重量大，維護(hù)維修要求高。由于液壓油是不可壓縮的液體，使得液壓錨桿鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性較硬。以市場(chǎng)上最常用的型號(hào)MYT-120/320為例，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
 

壓力MPa	7	11.5	14	15.5	16.5	17	18	19	19.5	20	21
轉(zhuǎn)速r/min	454	441	430	423	417	413	408	399	396	200	0
轉(zhuǎn)矩N.m	0	50	80	100	110	120	130	140	150	160	170
				一級(jí)缸筒				二級(jí)缸筒
壓力				3 MPa				3 MPa
支腿推力				13 kN				7 kN

錨桿鉆機(jī)鉆錨桿孔時(shí)的影響因素 
    設(shè)備因素：馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，支腿推力。
    地質(zhì)條件：巖石硬度、抱鉆特性、鉆孔深度。
    目前錨桿孔多用直徑為φ27mm的兩翼式旋轉(zhuǎn)鉆頭，常用鉆桿為B19mm和B22mm的六方鉆桿。以長(zhǎng)1.5m的B22mm六方鉆桿為例，其能承受的軸向失穩(wěn)推力不超過(guò)15kN。
    錨桿鉆機(jī)鉆孔時(shí)，只有達(dá)到轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、推力三者合理匹配時(shí)，方能得到最高的鉆進(jìn)效率。一般轉(zhuǎn)速低于200r/min時(shí)，鉆孔效率明顯降低。
工況分析 
    在軟巖（一般巖石硬度小于f6）鉆進(jìn)中，鉆進(jìn)阻力不大，推進(jìn)力也不需要很大。這時(shí)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)發(fā)揮了氣體彈性大的優(yōu)勢(shì)，在提供足夠的轉(zhuǎn)矩和支腿推力下，可以實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)速及較快的推進(jìn)速度，鉆孔效率高，并且回落時(shí)，支腿中的壓縮空氣直接排到大氣中，可以實(shí)現(xiàn)支腿的快速回落（5s）。使整個(gè)鉆孔過(guò)程速度快。液壓錨桿鉆機(jī)則不然，由于使用不可壓縮的高壓油為動(dòng)力介質(zhì)，并且一般為定量系統(tǒng)，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩不超過(guò)錨桿鉆機(jī)供油的設(shè)定壓力，馬達(dá)就會(huì)以一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，支腿也只能以供油量按照恒定的速度推進(jìn)（11s）和回落（14s）。這時(shí)液壓錨桿鉆機(jī)沒(méi)有任何速度上的優(yōu)勢(shì)。
    在硬巖（一般巖石硬度大于f8）鉆進(jìn)中，由于氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的支腿推力小，鉆頭的吃刀量會(huì)很小，這時(shí)鉆機(jī)的轉(zhuǎn)矩負(fù)載會(huì)很小，馬達(dá)會(huì)高速旋轉(zhuǎn)，大量消耗壓縮空氣。這時(shí)不但鉆進(jìn)速度慢，而且對(duì)鉆頭的磨損嚴(yán)重，極易消耗鉆頭（有經(jīng)驗(yàn)的操作者此時(shí)會(huì)把供給馬達(dá)的風(fēng)量減少，以便更多的風(fēng)量提供到支腿中，提高支腿內(nèi)的氣壓，進(jìn)而提高支腿推力。否則大量的壓縮空氣就會(huì)通過(guò)馬達(dá)損失掉，致使供風(fēng)壓力降低，導(dǎo)致支腿的推力更不足）；液壓錨桿鉆機(jī)則不然，由于液壓錨桿鉆機(jī)的推進(jìn)力較大，此時(shí)，鉆頭的吃刀量會(huì)比氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)好得多，在加上液壓錨桿鉆機(jī)恒定的轉(zhuǎn)速特性，此時(shí)鉆進(jìn)速度要比氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)快得多。當(dāng)然前提條件是鉆進(jìn)阻力沒(méi)有超過(guò)液壓錨桿鉆機(jī)的設(shè)定值。
    對(duì)于有抱鉆傾向的地址條件，一般巖石或煤層會(huì)很軟，此時(shí)不需要多大的推進(jìn)力，而需要高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的鉆機(jī)，并且宜使用麻花鉆。因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)的麻花鉆可以將向內(nèi)塌陷的孔壁刮削掉，并快速排屑，避免孔壁向內(nèi)塌陷抱鉆。
    鉆孔越深時(shí)，由于鉆桿直線度低、鉆屑不易排出，造成鉆桿與孔壁的摩擦力增大，致使轉(zhuǎn)矩負(fù)載增大，要求錨桿鉆機(jī)要有足夠的轉(zhuǎn)矩。
    從動(dòng)力供給分析，一般有現(xiàn)成的壓風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，宜選用氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，否則宜選用液壓錨桿鉆機(jī)。當(dāng)然，也可用移動(dòng)空壓力配氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，不過(guò)由于井下空氣質(zhì)量不好以及空壓力散熱問(wèn)題，容易導(dǎo)致空壓機(jī)故障，維修不便，成本高。
    實(shí)踐試驗(yàn)數(shù)據(jù)
    試驗(yàn)過(guò)程使用的氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)型號(hào)為MQT-130/3.0，試驗(yàn)過(guò)程使用的液壓錨桿鉆機(jī)型號(hào)為MYT-120/320。
 

	氣動(dòng)錨桿機(jī)	液壓錨桿機(jī)		氣動(dòng)錨桿機(jī)	液壓錨桿機(jī)	氣動(dòng)錨桿機(jī)	液壓錨桿機(jī)
試驗(yàn)地點(diǎn)	煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)			煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)		煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)
巖石硬度	f3-f4			f6-f7		f10-f11
鉆頭	φ28普通金剛石兩翼鉆頭			φ28加強(qiáng)金剛石兩翼鉆頭		φ28高強(qiáng)金剛石兩翼鉆頭
鉆桿類(lèi)型	19方鉆桿
鉆孔深度	800mm		8000mm			500mm
鉆孔時(shí)間	20s	70s	13min		9min45s	12min30s	1min14s
鉆孔速度	2400mm/min	686 mm/min	615 mm/min		820 mm/min	40 mm/min	405 mm/min

    通過(guò)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)和液壓錨桿鉆機(jī)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)數(shù)據(jù)與煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和工廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出同扭矩氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)與液壓錨桿鉆機(jī)在同地質(zhì)條件下，巖石硬度f(wàn)≤6時(shí)，氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，在巖石硬度f(wàn)3時(shí)，氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)速度是液壓錨桿鉆機(jī)的3.5倍，因此選擇氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆孔較適宜。巖石硬度f(wàn)≥6時(shí)，液壓錨桿鉆機(jī)的效率較氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)開(kāi)始凸現(xiàn)，在巖石硬度f(wàn)10時(shí)，液壓錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)速度是氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的10倍，因此選擇液壓錨桿鉆機(jī)鉆孔較適宜的結(jié)論。