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)阻力沒有超過液壓錨桿鉆機(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)，不過由于井下空氣質(zhì)量不好以及空壓力散熱問題，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)過程使用的氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)型號(hào)為MQT-130/3.0，試驗(yàn)過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≤6時(shí)，氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，在巖石硬度f3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≥6時(shí)，液壓錨桿鉆機(jī)的效率較氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)開始凸現(xiàn)，在巖石硬度f10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。
