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安全型气动锚杆钻机的研究分析与设计

文档作者：杜玉军文档来源：山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司		点击数：	更新时间： 2025年10月03日
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总第194期
2019年第6 期
机械管理幵发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 194
N〇.6, 2019
设计理论与方法 D01:10.16525/j .cnki.cn l4-1134/th.2019.06.010
安全型气动锚杆钻机的研究分析与设计
杜玉军
(山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司， 山西临汾042100)
摘要: 针对气动锚杆钻机在打孔过程中，因各种原因造成的钻机未通水, 钻头温度超过井下瓦斯引爆温度的
问题，根据气动锚杆钻机生产经验，结合锚杆钻机施工工艺过程，分析了一种安全型气动锚杆钻机。该型钻机能
够避免人为产生危险源，在高瓦斯煤矿井下巷道施工始终处于安全的作业环境，彻底杜绝钻机在施工过程中因
缺水导致钻头温度升高而引发生瓦斯爆炸事故。
关键词：安全锚杆钻机巷道支护瓦斯爆炸
中图分类号:T D 7 4 文献标识码: A 文章编号：1 0 0 3 - 7 7 3 X ( 2 0 1 9 ) 0 6 - 0 0 2 1 - 0 2
引言
气动锚杆钻机作为煤矿巷道支护设备中的一种
主要工具，经过多年发展，技术已经趋于成熟，但对
其技术的研究都局限于锚杆钻机本身性能、钻孔效
率、生产成本等，而锚杆钻机在巷道施过程中易引发
安全问题，尚未引起人们的重视。
1 传统气动锚杆钻机施工工艺
目前，气动锚杆钻机在井下的施工过程如下:检
查各零部件是否齐全，紧固件是否松动;开机前所有
操作开关应处于关闭状态，并检查动作是否灵活、回
位是否准确;油雾器内应注人2 0 号或3 0 号机械油或
气体润滑剂;连接好进气管路和进水管路;打开马达
阀，使马达从低速到高速运转2 min,将消音器内油珠
排出;打并水阀，7jC从钻杆接头孔喷出;运转正常后方
可钻孔作业;将六方钻杆插入钻杆接头的六方孔中[1] 〇
将马达控制扳机旋开一小角度，让钻杆缓慢转动同时
将支腿控制报把旋开一小角度,使钻头和顶板逐渐接
触;钻孔完成后，人工装入药卷,安装锚杆锚索，安装
锚网和托盘，用气动锚杆钻机安装螺母固定锚杆或锚
索;安装完一根锚杆锚索后，进行下一个锚杆或锚索
的作业过程，直至完成全部描杆描索的安装。
2 气动锚杆钻机安全隐患分析
1 ) 工人操作锚杆钻机钻孔时，先开动锚杆钻机
进行钻孔，再打开水阀，或者两者同时打开，因水从
控制阀体流动到钻头需要的时间比动力气体从控制
阀体到马达的时间长，在这个时间段钻头处于干打
孔状态，发热量较大，容易使钻头温度超过井下瓦斯
引爆温度导致安全事故。
2 ) 锚杆钻机在钻孔过程中，因水压太小或流量
太小致使钻头出水孔堵塞。此时虽然水阀处于打开
收稿日期：2019-03-11
作者简介:杜玉军（1977— ），男，本科，机电工程师，采煤高级工
程师。
状态，但钻头处于干打孔状态，发热量较大，容易使
钻头温度超过井下瓦斯引爆温度导致安全事故。
3 ) 冬天巷道气温较低，锚杆钻机在钻孔过程用
水容易将工人衣服溅湿,一旦工人不愿意用水，此时
钻头就处于干打孔状态，发热量较大，容易使钻头温
度超过井下瓦斯引爆温度导致安全事故。
4 ) 巷道供水管理发生故障，没有水流，工人为了
完成任务不用水进行钻孔作业，此时钻头处于干打
孔状态，发热量较大，容易使钻头温度超过井下瓦斯
引爆温度导致安全事故。
以上四个安全隐患中第3)、4)两条安全隐患通
过加强管理、坚强检查还能够避免，但第1 )、2)两条
安全隐患尤其是第2)条安全隐患隐蔽性极强，防范
起来也极其困难。
3 气动锚杆机的施工条件
为彻底解决气动锚杆钻机在施工过程中存在的
安全隐患，需要满足以下几个方面：
1 ) 保证钻头温度始终保持在瓦斯引爆温度650
t 以下。为此需要钻头始终在有水流的情况下钻孔
作业。
2) 锚杆钻机与钻杆连接处不应漏水，保证水流
顺利到达钻头处。
3 ) 锚杆钻机要有水气闭锁功能，以保证在有水流
的情况下钻机才能工作，停水时钻机自动关闭。
4) 在锚杆机总进水处应设缺水闭锁装置，当钻
头堵塞水流不能流动时，自动切断锚杆机动力源。
4 安全型气动锚杆钻机的功能分析
针对上述四种情况，分析一种适用于高瓦斯煤
矿井下作业的安全型气动锚杆钻机（原理示意图见
下页图1)。该钻机可以保证钻杆钻头温度始终保持
在瓦斯引爆温度650 t 以下;具有水气闭锁功能，以
保证钻头在有水流动的情况下才能工作，停水或缺
水时钻机不能启动；在锚杆钻机总进水处有缺水闭
• 22 • 机械管理开发
jxglkfhjb@126.com 第3 4 卷
1— 电磁阀;2— 控制箱;3— 报警装置;4一水流传感器；
5— 水阀;6— 马达控制阀;7— 齿轮马达;8 - ^描杆锚索安装
器;9 - 支腿；1 0 - # 气阀；11一支腿控制阀；12— 闭锁阀；
13— 油雾器
图1 安全型气动锚杆机原理示意图
锁装置，当钻头堵塞水流不能流动时，自动切断锚杆
钻机动力源。该系统能够保证钻机在高瓦斯煤矿井下
巷道施工时始终在安全的情况下作业,彻底杜绝钻机
在施工过程中因人为缺水造成钻头温度超过瓦斯引
爆温度引起煤矿瓦斯爆炸事故的危险。
安全型锚杆钻机是通过以下方式来实现其目的
的。煤矿用安全型气动锚杆钻机由电控箱组组成，锚
杆钻机中安装有水气闭锁阀。
5 安全型气动锚杆钻机施工工艺
如图1 所示，水流传感器与进水口连接，电磁阀
与进气口连接，然后再分别通过水阀和油雾器与锚
杆钻机连接，控制箱控制电磁阀水流传感器和报警
装置之间的协调和开关，并提供电源。
当水流传感器检测到水流时，电磁阀打开，系统
通水、通风，当水压大于或等于0.6 MPa时，锚杆钻
机的闭锁阀打开，进而马达控制阀支腿控制阀和排
气阀可以正常工作，锚杆钻机的齿轮马达可以旋转，
支腿可以升降，钻杆钻头通水旋转，开始正常工作。
当水压小于0.6 MPa时，锚杆钻机的闭锁阀关闭，马
达控制阀和支腿控制阀不能通风，进而锚杆钻机不
能正常工作
当锚杆钻机在钻孔过程中，钻杆钻头堵塞时水
路系统无水流动或水流小于设置值，水流传感器给
控制箱发出信号，控制箱关闭电磁阀，切断系统动力
源，并且给报警装置发出信号使之发出警报。锚杆描
索安装器在锚杆钻机正常钻孔时不需要安装，只在
锚杆钻机安装锚杆锚索时使用。因为此时没有钻杆
钻头需要通水，但锚杆钻机系统需要有水流动，故锚
杆锚索安装器带有排水装置，能够保证锚杆钻机完
成安装锚杆描索。
6 结语
安全型气动锚杆钻机能够实现钻头始终在有水
流的情况下钻孔作业，停水或钻头堵塞水流不能流
动时，自动切断锚杆机动力源，彻底杜绝钻机在施工
过程中因人为缺水造成钻头温度超过瓦斯引爆温度
引起煤矿瓦斯爆炸事故的危险，彻底解决煤矿巷道
施工的一大安全隐患。
参考文献
[1] 李桂云.煤矿钻孔瓦斯燃烧防治技术[c]//第七次煤炭科学技术
大会文集(下册）[C].中国煤炭T 业协会.2011:5.
[ 2 ] 李桂云.钻孔瓦斯燃烧防治技术[J].煤矿安全，2009,40(7):
40-42.
(编辑：王慧芳）
Research and Analysis and Design of Safety Pneumatic Rod Drilling
Rig
Du Yujun
( Yanjiahe Coal Industry Co., Ltd. of Shanxi Xiangning Coking Coal Group, Linfen Shanxi
042100)
Abstract： According to the production experience of pneumatic anchor rig and combined with the construction process
of pneumatic anchor rig, aiming at the problem that the drilling water is not connected with water and the temperature
is higher than the gas detonating temperature caused by various reasons during the drilling process of pneumatic
anchor rig, and according to the production experience of pneumatic anchor rig. This paper analyzes a kind of safety
pneumatic anchor drilling machine, which can ensure the safe operation of underground roadway constniction in high
gas coal mine, and avoid man-made dangerous source. Prevent the gas explosion accident caused by the rise of drill
hit temperature due to lack of water in the construction process of drilling rig.
Key words: safety; holt drill; roadway support; gas explosion

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