煤礦氣腿式鑿巖機的發(fā)展、問題與對策

郭孝先，李耀武，徐卸南

（1.煤炭科學研究總院，北京100013；2.浙江衢州煤礦機械有限公司，浙江衢州324000）

氣動鉆孔與鑿巖機械已有上百年歷史，但上世紀70年代起，受到液壓鑿巖機的沖擊，液壓鑿巖設備的應用，在鐵路、交通、煤炭、水電、冶金等重點工程中取得了明顯效果，有人曾預言氣動鑿巖設備將被淘汰。然而時過40年后，在液壓鑿巖設備發(fā)展的同時，氣動鉆孔與鑿巖機械依然存在并有所發(fā)展與提高：氣動鑿巖設備在發(fā)達國家仍然存在，德國、澳大利亞等煤礦用氣動鉆孔機械有所發(fā)展；發(fā)展中國家更是大量使用著氣動鑿巖設備。

1994～1998年間，年銷售量按5.8%的速度下滑，2/3以上的產(chǎn)能得不到發(fā)揮。然而，自“十五”起市場逐漸擴大，鑿巖機械由年產(chǎn)量不到10萬臺，迅速增長到50萬臺以上，并以大約7%的速度連年提高。到2010年末，鑿巖機械產(chǎn)量約達70～80萬臺以上，其中，氣腿式鑿巖機超過30萬臺，是2000年以前鑿巖機械年產(chǎn)量總和的3倍過一些。隨著氣腿式鑿巖機使用量的增加，與其相配套的釬具消耗量也同步提高：2001年，適用于氣腿式鑿巖機的H22釬桿產(chǎn)量大致為2萬噸左右，2005年達到5萬多噸，2009年接近10萬噸，占全部釬桿產(chǎn)量的90%以上。氣腿式鑿巖機是煤礦遍地可見、廣泛應用的設備。隨著煤炭產(chǎn)量的逐年提高，氣腿式鑿巖機的需求量逐步增加，到2010年底，全國有28個企業(yè)向煤礦提供氣動鑿巖機，其中，87%為氣腿式鑿巖機，年投入量約為7萬臺?？茖W地分析、研究氣腿式鑿巖機的動向與存在問題，有益于推動鉆孔與鑿巖機械健康、有序地發(fā)展。

1 氣腿式鑿巖機市場發(fā)展與前景

在鉆孔與鑿巖設備驅動方式中，大家公認液壓鑿巖機的能耗僅為氣動鑿巖機械的1/5～1/4、鑿孔速度高50%～100%、噪聲低15%～25%[1]，認為氣動鑿巖機將被液壓鑿巖機淘汰。如今發(fā)達國家的液壓鑿巖機產(chǎn)業(yè)，除競爭力強的液壓鑿巖設備生產(chǎn)企業(yè)外，都已被兼并或退出市場；國內(nèi)一度曾出現(xiàn)競相研制液壓鑿巖機的局面，現(xiàn)僅有少數(shù)幾個產(chǎn)品正式生產(chǎn)，而氣動鑿巖機的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)、產(chǎn)銷量、產(chǎn)品品種等卻均有新的發(fā)展。分析氣動鑿巖機市場擴大的主要原因有：

（1）經(jīng)濟效益因素

從技術上分析，液壓鑿巖比氣動鑿巖具有明顯優(yōu)點，但實際鑿巖工程中，由于工程量大小與施工條件不同、企業(yè)管理水平與操作人員素質不同等，有時采用氣動鑿巖機能取得更好的效益；特別是氣動鑿巖機結構簡單、操作方便、維修成本低、可實施“人海戰(zhàn)術”，而液壓鑿巖設備結構復雜、操作技術與管理水平要求高、維修難度大，短期內(nèi)不一定看到效果，加上習慣勢力影響，有些施工單位常將氣腿式鑿巖機列為首選。在隧道等工程招標中，盡管經(jīng)常規(guī)定必須采用液壓鉆車鑿巖，但中標單位在實際施工時仍采用氣腿式鑿巖作業(yè)。在煤礦，由于井下條件與傳統(tǒng)意識制約，加上勞動力價格低廉，目前有90%以上巖石巷道的掘進施工以氣腿式鑿巖為主，施工企業(yè)探討快速掘進“措施”時，大多考慮如何實行“多臺鑿巖機作業(yè)”的“經(jīng)驗”，基本不顧及噪聲、粉塵、鑿巖作業(yè)人身事故等職業(yè)健康安全問題。

（2）實際效果因素

1995年，煤炭行業(yè)將全液壓鉆車與側卸式裝巖機為主的巖巷掘進機械化作業(yè)線列為“高檔”機械化作業(yè)線，氣腿式鑿巖機與耙斗式裝巖機為主的巖巷掘進機械化作業(yè)線列為“普通”掘進機械化作業(yè)線[2]。盡管液壓鉆車作業(yè)線能使巖巷掘進年進1000m以上已是成熟經(jīng)驗，但很多初次應用液壓鑿巖設備的單位，技術管理措施缺乏、設備操作不熟練，加上國產(chǎn)液壓鑿巖設備存在一些問題，不能收到“立竿見影”的效果，便失去堅持采用液壓鑿巖設備的信心。有的施工單位認為采用氣腿式鑿巖機可以實現(xiàn)多加人、多工序平行作業(yè)、多臺鑿巖機鑿孔，能創(chuàng)造200m以上或更高的月掘進“記錄”[3]，而采用液壓鉆車的初期，常常只能取得月進100m左右的效果，感覺速度提高得不多。特別是，近年國產(chǎn)液壓鑿巖機性能比1995年以前嚴重下降，液壓鉆車整機效能降低，本來具有年掘進1000～1200m的能力，下降到800～1000m水平，影響了施工單位使用全液壓鑿巖設備的信心。

（3）壓縮空氣設備發(fā)展的因素

以往，煤礦壓縮空氣系統(tǒng)主要布置于巖巷，占巷道總量80%以上的煤巷與半煤巖巷道大多無壓縮空氣系統(tǒng)。1995年后，煤礦大力推廣錨桿支護，錨桿孔鉆進與錨桿安裝、噴射混凝土等氣動設備增多，井下壓縮空氣系統(tǒng)擴大；螺桿式移動空氣壓縮機的發(fā)展，又為合理規(guī)劃壓氣系統(tǒng)、擴大氣動設備的應用起到推動作用；2000年以來，煤礦安全措施提升，壓縮空氣系統(tǒng)延伸到采掘工作面等各個場所，進一步促進了氣動設備的廣泛應用，有的煤與半煤巖巷道局部地實現(xiàn)了多種氣動設備作業(yè)，使用了氣動鉆機（鉆進爆破孔）、氣動錨桿鉆機、氣腿式鑿巖機、氣動錨索張拉機具、氣動混凝土噴射機、氣鎬等。

2 氣腿式鑿巖機的基本現(xiàn)狀與主要問題

煤礦井下用氣動鑿巖機主要為通用的氣腿式鑿巖機（主要用于爆破工程）與用于錨桿（索）孔鉆進的“向上式鑿巖機”和“雙級氣腿式鑿巖機”,但本文所討論的“氣腿式鑿巖機”不包括向上式鑿巖機。

2.1 煤礦用氣腿式鑿巖機基本情況

到2010年末，有28個企業(yè)向煤炭行業(yè)提供24個型號的氣動鑿巖機，其中，87.5%是氣腿式鑿巖機；在取得礦用安全標志準用證的氣動鑿巖機中，氣腿式占96.4%。在氣腿式鑿巖機中，有閥式占85.7%；通用氣腿式鑿巖機占81%（其余19%為以鉆鑿錨桿孔為主的雙級氣腿式鑿巖機）。在28個氣腿式鑿巖機生產(chǎn)企業(yè)中，生產(chǎn)5個型號以上的有4家，占企業(yè)總數(shù)的17.9%；80%以上的廠家基本是跟隨市場需求“仿制”其它企業(yè)的產(chǎn)品。

在投入煤礦的氣腿式鑿巖機中，按主參數(shù)，機重級，從23kg～29kg，都有產(chǎn)品（見表1），但標注的機重級不一定是實際機重值。為便于分析與討論，我們將現(xiàn)有氣腿式鑿巖機劃分為“23/24”kg、25/26kg、27/28/29kg三個機重級，按已獲安全標志準用證數(shù)的比例，23/24kg級占41.95%，25/26kg級占21%，27/28/29kg級占37.05%。

表1 煤礦用氣腿式鑿巖機產(chǎn)品類型

2.2 煤礦氣腿式鑿巖機的主要問題

2000年以來，我國煤炭產(chǎn)量的劇增使巖巷掘進工程量加大，加上各種巷道鉆鑿堅硬頂板錨索孔的需要，氣腿式鑿巖機市場驟然擴大，將近30家企業(yè)競相將產(chǎn)品投入煤礦，推動了煤礦氣腿式鑿巖機作業(yè)線和錨桿支護的發(fā)展，但也暴露了產(chǎn)品及其應用的安全、技術問題。

（1）鑿巖機性能良莠不齊

氣腿式鑿巖機性能優(yōu)劣，應體現(xiàn)在：在噪聲、振動、機重的限值內(nèi)，具有高鑿孔速度與低耗氣量，而影響鑿孔速度的因素，主要是沖擊功率（沖擊能和沖擊頻率）、回轉轉矩與轉速以及推進性能（推進力和推進狀況）等。

近年氣腿式鑿巖機的發(fā)展，使主參數(shù)“機重由23kg逐級向上提高，接近上世紀50年代手持式鑿巖機的機重30kg。個別產(chǎn)品機重增加了，沖擊性能和鑿孔速度有明顯提高，但生產(chǎn)企業(yè)多，“23～29”的“機重”代號，已不能真實地反映產(chǎn)品性能：同一“機重”不同廠家的性能差異頗大；同一廠家不同“機重”的性能相差無幾或反常。用戶以為“機重”越大性能越好是個誤區(qū)：很多人認為目前YT27/28/29型氣腿式鑿巖機最為優(yōu)越。有人在YT28型氣腿式鑿巖機廣告詞中說：“與同類型產(chǎn)品比較，具有效率高、噪聲小、重量輕、經(jīng)濟效果好、進尺速度快等優(yōu)點”，“鑿巖機的性能優(yōu)越，是使用最可靠，最高效的鑿巖機”，“最適于在中硬或堅硬(f=8-18)巖石上鑿水平或傾斜方向炮孔,也可垂直向上鑿頂板上的錨桿孔”。我們?nèi)芜x10個廠家的YT28型氣腿式鑿巖機進行分析，沖擊功率高低相差28%（參見圖1），沖擊能相差達12%，沖擊頻率相差達18%，鑿孔速度可能相差20%以上。由圖1可知，2號廠家產(chǎn)品的性能全面低于其它廠家；表2中較差廠家的YT28、YT29型鑿巖機性能不及優(yōu)異企業(yè)的YT23型?？梢?，不能盲目說機重越大鑿巖機性能越好。而圖1所列10個廠家的YT28型產(chǎn)品中，僅有2個廠家的產(chǎn)品較為優(yōu)秀，占80%的YT28型氣腿式鑿巖機做不到“性能優(yōu)越”，更不能說每個廠家的YT28型產(chǎn)品都是最好。

圖1 10家生產(chǎn)企業(yè)的YT28鑿巖機的沖擊功率

表2 典型機重氣腿式鑿巖機主要性能參數(shù)比較

YT28的主要功能是鉆鑿爆破孔,從鑿孔方位和操作安全角度，它基本不適于鉆鑿錨桿孔和頂板孔，“也可垂直向上鑿頂板上的錨桿孔”的廣告詞不符合實際。

同YT28型氣腿式鑿巖機一樣，23/24kg級產(chǎn)品（YT23、YT24型等），不同生產(chǎn)廠家的性能差異也頗大（參見圖2）。

圖210 家企業(yè)生產(chǎn)YT23型氣腿式鑿巖機的沖擊功率

（2）產(chǎn)品關鍵安全性能未被高度重視

氣腿式鑿巖機是用于煤礦鑿巖爆破和錨桿支護工程的手持工具類機器，應用中常常引起人身事故，然而，關鍵安全問題尚沒有真正引起廠家和用戶的重視。

氣腿式鑿巖機的高噪聲與高振動對工人身心健康有嚴重危害，已被全球列為重點監(jiān)控對象，我國貫徹國家職業(yè)病防治法中也已開始重視。然而時至今日，廠家的產(chǎn)品性能中尚不給出具體噪聲、振動值，只列出了模糊的噪聲指標，看不出不同廠家、不同產(chǎn)品的區(qū)別；而使用單位，幾乎沒有一個煤礦把噪聲、振動的指標當作關鍵性能，依然延續(xù)幾十年來“多臺鑿巖機作業(yè)”的“經(jīng)驗”，有的井下作業(yè)噪聲高達130dB（A），致使上萬煤礦工人身患高噪聲引起的耳聾、心慌等嚴重疾病。至于振動指標，我國的產(chǎn)品標準尚沒對其做具體規(guī)定。

在狹窄、頂板條件差的井下煤礦使用氣腿式鑿巖機，機械夾手、釬桿突然斷裂傷人等事故層出不窮，甚至引發(fā)斷手指等致殘重傷，而相當多煤礦卻不重視產(chǎn)品使用安全：2006年，某知名企業(yè)的氣腿式鑿巖機曾因井下作業(yè)時“夾手”傷人事故遭到起訴，造成事故的根本原因是現(xiàn)場安全技術培訓不夠、操作規(guī)程不嚴，生產(chǎn)廠家使用說明書中沒有明確的安全警示條款。如何從產(chǎn)品結構、性能參數(shù)以及安全使用上全面考慮安全問題，還沒引起各方面的足夠重視。

（3）低價位的不當競爭嚴重影響產(chǎn)品可靠性

氣腿式鑿巖機生產(chǎn)廠家多，水平參差不齊，產(chǎn)品又經(jīng)常在低價位競爭；用戶常常不顧安全與技術性能，極力壓低產(chǎn)品價格，影響產(chǎn)品良性發(fā)展。有的廠家故意降低材料品質，將缸體由20CrMnMo（20CrMo）改為20Cr，可靠性和壽命降低30%以上。全國氣動鑿巖機的巨大產(chǎn)量，不能說與鑿巖機可靠性大大降低后的不正常損耗無關。

（4）與國外產(chǎn)品有相當差距

氣腿式鑿巖機產(chǎn)量迅速增加，生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增多，而市場的非良性發(fā)展，使產(chǎn)品整體水平嚴重下降，產(chǎn)品技術性能和產(chǎn)品質量與國外產(chǎn)品拉開了差距。

以近年進口瑞典TY85L型氣腿式鑿巖機為例，其沖擊能、沖擊頻率、沖擊功率均高于類似機重國產(chǎn)性能較高的產(chǎn)品（參見表3）。TY85L型氣腿式鑿巖機提供的性能齊全，手柄后0.5m處的噪聲不高于116dB(A)；手把處振動加速度為26.9m/s2、機頂處振動加速度為17.8 m/s2、，給出的轉矩、轉速等較高。而我國的產(chǎn)品，無具體噪聲、振動指標，不考核回轉性能。

（5）氣腿式鑿巖機配套釬桿壽命過低

經(jīng)對不同機重級、不同使用氣壓以及不同廠家氣腿式鑿巖機性能分析，目前國產(chǎn)氣腿式鑿巖機沖擊能的范圍為34J～78J，適于采用H22釬桿。

目前，氣腿式鑿巖機釬桿的一般工作壽命為進尺60～80米（煤礦自鍛釬桿常常低于進尺60米）；壽命較高的約為進尺150米～200米。整體上，國產(chǎn)氣腿式鑿巖機用釬桿比國外釬桿壽命低50%以上。鉆桿壽命過低、無規(guī)律突然斷裂，容易引起意外傷人事故，并影響實際鑿孔速度、增加鑿巖作業(yè)成本。

表3 TY85L型氣腿式鑿巖機與國產(chǎn)代表機型對比

3 煤礦用氣腿式鑿巖機科學發(fā)展的對策

氣腿式鑿巖機是量大面廣的手持類、半機械化（手工操作、人力挪移設備）產(chǎn)品。其操作維修方便、價格低廉，但鑿孔速度低、作業(yè)噪聲大、占用人員多、效率低、勞動強度大、容易發(fā)生機械人身事故和頂板安全等事故。為根本解決煤礦氣腿式鑿巖機的安全問題，應創(chuàng)造條件促進全液壓鉆車的發(fā)展，減少氣腿式鑿巖機的使用量。同時應積極、不斷地提高它的性能和安全使用水平。

3.1 以高性能高可靠性的液壓鉆車，加速替代氣腿式鑿巖機的進程

用全液壓鉆車取代氣腿式鑿巖機，是減少煤礦鑿巖事故、改善作業(yè)人員職業(yè)健康條件、提高鑿巖效率、加快煤礦巖巷掘進的根本途徑。

上世紀80年代以來，全液壓鉆車機械化作業(yè)線已取得明顯效果，液壓掘進鉆車與液壓鑿巖機的需求量逐年增加。然而，2000年以后，國產(chǎn)液壓鑿巖機的關鍵性能與可靠性出現(xiàn)嚴重滑坡，非正規(guī)企業(yè)劣質產(chǎn)品以“低價”混入煤礦，普遍存在鉆車與液壓鑿巖機性能不匹配問題：液壓鑿巖沖擊壓力只建立起14MPa，沖擊功率不到16MPa時的75%；轉矩低于250N·m、轉速低于200r/min，鑿孔速度降低15%以上，本來80min左右可完成一個鑿巖循環(huán)，卻要增加到100min以上。液壓鑿巖機側供水密封、蓄能器隔膜、液壓回轉馬達等元件可靠性大大降低，故障率升高。全液壓鉆車作業(yè)線的實際月進尺下降了20%，嚴重影響煤礦使用“全液壓鉆車作業(yè)線”的信心。究其原因，一是液壓鑿巖機廠家為降低成本擅自修改技術參數(shù)，供液流量加大；二是液壓鉆車廠家無視液壓鑿巖機基本性能，機械地延續(xù)了20年前的液壓系統(tǒng)參數(shù)；三是對流量是影響液壓鑿巖機性能關鍵因素的基本概念缺乏認識。

為加快全液壓鉆車替代氣腿式鑿巖機的進程，應以“八五”攻關結果為基礎，使全液壓鉆車作業(yè)線的設備性能與可靠性有突出的提高，以確?！叭簤恒@車作業(yè)線”具有安全、高效巖巷掘進的能力。

為此，應以確保液壓鑿巖機性能和可靠性為中心，提高全液壓鉆車的性能。注意將液壓鑿巖機的沖擊、回轉、推進和具體巖石條件、所鉆鑿爆破孔與錨桿孔的參數(shù)等，納入一個系統(tǒng)進行研究[4]，科學解決配套釬具的類型與規(guī)格；要充分利用現(xiàn)代技術，合理解決防空打、防卡（釬）、自動變換鑿孔參數(shù)（沖擊壓力、回轉轉矩和轉速、推進力等）[5]等問題，并盡量擯棄目前所采用的“機械式”控制方法。

在液壓鑿巖機的開發(fā)、研制中，應針對煤礦巖石條件進行參數(shù)研究，注意沖擊頻率和沖擊功率對鑿孔速度的影響，避免盲目地加大液壓鑿巖機的沖擊能。應該注意到，提高液壓鑿巖機關鍵件壽命和可靠性，已成為國產(chǎn)煤礦全液壓鉆車是否具有堅強生命力的關鍵。應嚴格按MT/T198標準要求，對HYD200型液壓鑿巖機進行整頓，使沖擊性能、回轉性能以及可靠性和零件壽命先恢復到“八五”攻關的水平，再進一步對產(chǎn)品改進、提高，并創(chuàng)造條件，高起點地開發(fā)新型煤礦用液壓鑿巖機。

確保全液壓鉆車高效、可靠，能穩(wěn)定、連續(xù)地比應用氣腿式鑿巖機提高掘進速度1倍以上，是贏得煤礦使用全液壓鉆車機械化作業(yè)線的根本。當絕大部分煤礦巖巷掘進工程以全液壓鉆車作業(yè)線替代了氣腿式鑿巖機作業(yè)線的時候，全國煤礦會減少4萬臺以上的氣腿式鑿巖機的使用量，可使10萬名左右的鑿巖工從飽受噪聲與振動危害、安全環(huán)境差、體力勞動強度大的半機械化工作條件下解脫出來。促進氣腿式鑿巖機更多地被全液壓鉆車替代，是發(fā)展煤炭工業(yè)、確保煤炭穩(wěn)產(chǎn)的需要，更是時代進步與煤礦安全生產(chǎn)的需要。

3.2 以提高氣腿式鑿巖機的應用水平，促進產(chǎn)品性能與可靠性的提升

國家對煤炭的需求促進了煤炭行業(yè)的發(fā)展，也使氣腿式鑿巖機的產(chǎn)銷量大幅增加，而煤礦對氣腿式鑿巖機及其應用缺乏科學認知，市場競爭又不規(guī)范，使相當數(shù)量產(chǎn)品的性能與可靠性處于低端。為使氣腿式鑿巖機的發(fā)展進入良性循環(huán)，應提高煤礦對產(chǎn)品性能的認識，科學地選用產(chǎn)品，安全、有效地使用、維護產(chǎn)品；應促進氣腿式鑿巖機市場有序競爭，以產(chǎn)品性能的不斷提高，確保氣動鑿巖作業(yè)安全和工人的職業(yè)健康，并使鑿巖效率進一步提升。

（1）應重視氣腿式鑿巖機噪聲、振動的危害

按氣腿式鑿巖機工作原理，它屬于高噪聲、高振動類機器。為貫徹國家《職業(yè)病防治法》，在“職業(yè)病危害因素分類目錄”列出的職業(yè)病實例中，包含了煤礦鉆孔與鑿巖可能引起的“噪聲耳聾職業(yè)病”和“手臂振動病”。在國家職業(yè)衛(wèi)生標準GBZ 2.2-2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2部分：物理因素》中，對作業(yè)噪聲限值規(guī)定：“每周工作5d，每天工作8h，穩(wěn)態(tài)噪聲限值為85dB（A），非穩(wěn)態(tài)噪聲等效聲級的限值為85dB（A）；每周工作5d，每天工作時間不等于8h，需計算8h等效聲級，限值為85dB（A）；每周工作不是5d，需計算40h等效聲級，限值為85dB（A）”。對工作場所手傳振動職業(yè)接觸限值規(guī)定，接觸4h，等能量頻率計權振動加速度為5m/s2。

為此，氣腿式鑿巖機廠家、使用單位、產(chǎn)品監(jiān)管部門等，都應關注產(chǎn)品及其在作業(yè)場所的噪聲、振動性能，并根據(jù)鑿巖作業(yè)測試值，在井下使用中采取有效的噪聲與振動控制措施。

應該指出，煤炭行業(yè)曾在上世紀六、七十年代總結的“巖巷掘進十六項經(jīng)驗”中，大力推廣“多臺氣腿式鑿巖機作業(yè)”，一個8m2斷面的巷道配備8～16臺鑿巖機[6]，工作面作業(yè)噪聲高達120～125dB（A）甚至130dB（A），不可能符合衛(wèi)生標準規(guī)定，應丟棄違背職業(yè)健康安全的傳統(tǒng)觀念。依現(xiàn)有氣腿式鑿巖機噪聲性能并考慮鑿巖作業(yè)時間，工作面同時使用的鑿巖機不應超過4臺，巷道斷面8m2以下時，同時使用的鑿巖機不應超過2臺，同時，操作人員還應佩戴隔聲耳罩（科學地講，應考慮隔聲耳罩的實際隔聲量、作業(yè)噪聲實測值等）。

（2）應盡量采用機重較輕的氣腿式鑿巖機

對手持工具類產(chǎn)品而言，“機重值”是涉及“人體負重”的安全指標。在煤礦井下，工人手工扶持、挪移的機器（氣腿式鑿巖機含主機與氣腿的機重達40kg以上），每增加1kg的機重，都會增加手臂負載量并多了一份不安全因素，因此，應提倡首選23/24kg級的氣腿式鑿巖機，而不是盲目追求可能增加6kg的27/28/29級大機重產(chǎn)品。

如前所述，產(chǎn)品廠家不同，大機重性能不一定優(yōu)于低機重性能，這是目前23/24kg級氣腿式鑿巖機所占比例達44.5%、深受煤礦歡迎的原因。只要合理選擇性能優(yōu)秀的產(chǎn)品，配備適宜的壓縮空氣系統(tǒng)，科學地安排鑿巖作業(yè)循環(huán)，采用低機重的氣腿式鑿巖機會有良好效果：波蘭某煤礦掘進斷面為24.8m2的巖巷，采用4臺22kg級的氣腿式鑿巖機和側卸式裝巖機，每小班7～8人作業(yè)，每天4個小班，作業(yè)循環(huán)有序，日進尺3m，掘進速度與掘進工效較高，作業(yè)條件較好。

（3）應確保氣腿式鑿巖機在0.50MPa以上的氣壓下工作

由圖1和圖2可知，氣腿式鑿巖機在0.40MPa氣壓時的沖擊功率比0.63MPa氣壓低50%～60%,高工作氣壓是保證氣腿式鑿巖機具有高效率的前提。增加壓縮空氣動力站的容量、改善壓縮空氣系統(tǒng)、減少管路漏損、采用移動式空氣壓縮機等，均有宜于提高工作面工作氣壓，充分發(fā)揮氣腿式鑿巖機的效能，提高綜合經(jīng)濟效益。

有些煤礦選擇大機重氣腿式鑿巖機，是源自井下壓縮空氣工作氣壓不足，采用“高沖擊能量”的大機重產(chǎn)品，彌補氣壓低的使用條件。為了鑿孔速度稍有提高，但操作人員要多承擔5kg～6kg的“負重”，增加量是主機23kg的21.7%～26%。倘若改造壓縮空氣系統(tǒng)，采用效能較好的低機重級產(chǎn)品，鑿孔速度同樣可以提高，而安全性能卻能得以保證。

（4）應安全地操作氣腿式鑿巖機

按操作規(guī)程使用半機械化的氣腿式鑿巖機，有利于發(fā)揮其效能并避免安全事故。在正常情況下，一人熟練地操縱一臺鑿巖機，包括挪移孔位、調整氣腿工作高度、調節(jié)鑿孔推進速度等，比多人操作更安全——可以避免誤操作或發(fā)生意外的刮碰、砸傷等事故。低機重產(chǎn)品容易實現(xiàn)單人操作，而加大機重后不得不增加操縱人員，必然增加不安全因素。

因氣腿式鑿巖機井下作業(yè)時發(fā)生“夾手”傷人事故，很多廠家都遭遇過“起訴”，但認真分析研究后看到，造成事故的根本原因是現(xiàn)場技術培訓不夠、操作規(guī)程管理不嚴，很大程度是因為多人一起扶、移鑿巖機而誤傷了工人手指。當然，也與廠家產(chǎn)品使用說明書中沒有明確的“安全警示”有關。

（5）應促進氣腿式鑿巖機產(chǎn)品質量與技術水平的提高

上世紀七、八十年代，氣腿式鑿巖機整體水平已與國外差距不大，7655型、ZY24型、YT24型、YTP26型、YT28型等幾個典型產(chǎn)品，僅由少數(shù)鑿巖機生產(chǎn)企業(yè)制造，產(chǎn)品質量較穩(wěn)定。2000年后，市場需求增加使眾多廠家投入氣腿式鑿巖機生產(chǎn)、銷售，產(chǎn)品機重類型多了、同一機重產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家多了、銷售渠道多了，產(chǎn)品性能發(fā)生了很大變異，很多產(chǎn)品性能下降。同時，煤礦采購、招標的“低價優(yōu)先”原則，助推了性能低、可靠性差的產(chǎn)品進入煤礦。氣腿式鑿巖機質量與水平的提高，需要生產(chǎn)廠家、用戶以及相關單位的共同努力。

（a）在確保技術性能的前提下提高安全性能

煤礦使用氣腿式鑿巖機發(fā)生的夾手、砸腳、斷釬傷人、氣動管路爆裂或連接脫落傷人等事故，都已在煤礦事故率的統(tǒng)計范圍。鑿巖粉塵、噪聲、振動的危害屬于職業(yè)健康安全范疇。

氣腿式鑿巖機噪聲與振動，是值得進一步重視的安全性能。每種型號的產(chǎn)品，均應經(jīng)測試給出具體的噪聲值，包括各主要工作氣壓下的聲功率級、規(guī)定點的聲壓級、煤礦井下典型作業(yè)場所的聲壓級等，以便于煤礦選擇產(chǎn)品時進行比較和使用產(chǎn)品時采取切實的方法控制鑿巖噪聲。每種型號的產(chǎn)品，均應經(jīng)測試給出具體的手傳振動加速度值，包括各主要工作氣壓下操作手柄處X-Y-Z方向的振動加速度等，以便于煤礦對不同產(chǎn)品進行比較和使用產(chǎn)品時對振動危害進行有效防治。煤礦應提高對氣腿式鑿巖機噪聲與振動危害的認識，并進一步對噪聲與振動的基本概念和危害防治原理加以理解。

氣腿式鑿巖機工作中機械傷人事故頻發(fā)，很大程度上要靠安全操作規(guī)范進行被動式事故預防。生產(chǎn)廠家應主動提高產(chǎn)品安全性能，在確保性能的前提下，盡量減少主機與氣腿的機重，減輕手臂操縱負擔；改進主機與氣腿連接處相關結構，減少鑿巖機突然下放時意外夾傷人手的機遇；改進氣動操縱系統(tǒng)，避免因氣流過快使氣腿突然伸縮和主機突然起動，防止發(fā)生意外人身事故。應提高鑿巖機、氣腿以及注油器、控制閥、接頭等附件承壓能力，防止殼體意外爆裂和工藝塞堵等零件脫落、蹦出等事故。

從確保錨桿支護質量和錨桿孔鉆進安全出發(fā)，普通氣腿式鑿巖機不宜作為鉆鑿錨桿（索）孔的主要機型。雙級氣腿式鑿巖機能適應頂板錨桿孔鉆鑿，但操作人員不能避開尚有危險的巖孔下方（巖孔排除的巖渣、巖粉以及因沖擊振動而松動的頂板，危及操作人員的安全）。已投入市場的小沖擊能、大轉矩“氣動錨桿鑿巖機”，具有1m以上的操作手柄，即能提高頂板孔鉆進速度，又能使操作者離開所鉆進孔位下方。應進一步開發(fā)、應用新型安全有效的氣動錨桿（索）孔鉆鑿設備。

（b）在研究氣腿式鑿巖機性能參數(shù)的基礎上提高產(chǎn)品性能

影響氣腿式鑿巖機性能的參數(shù)有沖擊能、沖擊頻率、沖擊功率、轉速、轉矩、工作氣壓、耗氣量等。應全面研究產(chǎn)品的性能參數(shù)，力求在耗氣量最小的前提下，取得最佳鑿孔速度。

為得到高鑿孔速度，不應只追求沖擊能的高低，應注意沖擊頻率和沖擊功率指標，若一味提高沖擊能而沖擊頻率上不去，不但鑿孔速度不會顯著提高，反而使釬桿的應力波幅值過高，加劇釬桿損壞，并使機重加大，喪失機重安全性能。

轉矩、轉速是不應被忽略的性能，它的高低與工作可靠性，對實際鑿孔速度有明顯影響。國產(chǎn)氣腿式鑿巖機不明確轉矩、轉速指標，不利于對產(chǎn)品的考核與產(chǎn)品性能的提高。

氣腿式鑿巖機的性能參數(shù)受工作氣壓影響很大，應明確0.40MPa、0.50MPa和0.63MPa氣壓下的技術性能和安全性能指標，并應盡量提高低工作氣壓性能。我國氣腿式鑿巖機低工作氣壓時的性能下降得太多；性能差的氣腿式鑿巖機，各級氣壓下的性能指標均有提高的必要。生產(chǎn)廠家應研究具體產(chǎn)品性能參數(shù)，切實提高產(chǎn)品質量與技術水平；用戶應注意了解產(chǎn)品不同氣壓下的性能，并重視對不同廠家產(chǎn)品具體性能參數(shù)進行比較。

（c）在良性競爭環(huán)境下提高氣腿式鑿巖機的水平

氣腿式鑿巖機競相壓價的無序競爭，使產(chǎn)品型式混亂、同類產(chǎn)品性能差異過大、可靠性降低、安全性能下降。

在23～29kg級的一系列氣腿式鑿巖機中，宜規(guī)范成23/24kg、25/26kg和27/28/29kg三個級別，并對每級的機重加以限制，例如分別不超過24kg、26kg、28kg等。在此基礎上，分別規(guī)定不同工作氣壓下的技術性能與安全性能以及需要達到的可靠性指標等。

應加強氣腿式鑿巖機標準化，提高標準化水平，改進型號表示方法。應加強氣腿式鑿巖機的安全性能和質量監(jiān)督管理，強化安全性能檢驗。應加強氣腿式鑿巖機的試驗研究，鼓勵產(chǎn)品創(chuàng)新、保護知識產(chǎn)權，切實全面提高我國氣腿式鑿巖機的技術水平。

3.3 重視科學地解決氣腿式鑿巖機的配套釬具問題

氣腿式鑿巖機的大量應用必然消耗大量的釬桿、釬頭。釬桿、釬頭與氣腿式鑿巖機的合理匹配，不僅影響鑿孔速度，還能延長其工作壽命、減少釬具消耗，提高綜合經(jīng)濟效益。

（1）氣腿式鑿巖機的沖擊性能是考慮釬具配套的基礎

釬桿傳遞氣腿式鑿巖機輸出能量，它的工作壽命受鑿巖機的沖擊能、沖擊頻率、鑿巖推進性能、釬頭型式以及與釬桿的連接、巖石特性、釬桿材料與表面硬度、中心孔尺寸與表面特性、釬尾尺寸與受沖擊表面硬度、釬桿的工藝等多因素影響，但鑿巖機的沖擊能是最根本的影響因素。從目前氣腿式鑿巖機沖擊性能現(xiàn)狀，其配套用H22規(guī)格的釬桿，應適應80J的最大沖擊能（參見圖3）。

圖3 典型氣腿式鑿巖機最大沖擊能

由圖3，不同機重級氣腿式鑿巖機的沖擊能有所不同（忽略不同企業(yè)同一機重沖擊能的差別），可考慮將不同品質的釬桿有針對性地適應某一機重級的鑿巖機，即分別適應80J、70J、65J的沖擊能。這有利于用戶根據(jù)氣腿式鑿巖機的具體性能和井下實際工作氣壓，合理確定采用哪個級別的釬桿。氣腿式鑿巖機與釬具生產(chǎn)企業(yè)，都應了解自己的產(chǎn)品和哪個相關釬桿產(chǎn)品互為最佳匹配，以共同推進氣腿式鑿巖系統(tǒng)的科學應用。

（2）應注重釬桿尾柄端部受沖擊表面硬度質量

釬桿尾柄直接傳遞氣腿式鑿巖機沖擊與回轉能量，尾柄端部表面硬度應與鑿巖機沖擊活塞沖擊面的表面硬度相匹配，如果釬桿尾柄表面硬度過高，會使沖擊活塞沖擊面過快疲勞受損，而尾柄端部容易碎裂、掉渣，又容易嚴重損壞鑿巖機沖擊活塞；若釬桿尾柄端部表面硬度過低，它容易被“墩粗”使釬柄卡滯在鑿巖機機頭內(nèi)，并損壞鑿巖機水針零件等。

GB/T6481《鑿巖用錐體連接中空六角形釬桿》規(guī)定：“釬桿的尾柄端部30mm內(nèi)硬度為HRC49～HRC57。也可按鋼種所制定的熱處理制度而定，但應保證使用時不得發(fā)生堆頂、炸頂?shù)热毕荨薄Ｈ我粴馔仁借弾r機使用說明書中，都有對鑿巖機配套釬桿釬柄的要求，但提出的釬柄端部表面硬度要求卻有HRC48～HRC53、HRC50～HRC54、HRC49～HRC55、HRC49～HRC57等多種，對釬桿尾柄端部表面硬度要求很不統(tǒng)一，加上GB/T6481又允許不按HRC49～HRC57的指標考核，幾十家釬具廠家生產(chǎn)數(shù)萬噸的釬桿，實際尾柄硬度成了模糊的數(shù)值。一般，氣動鑿巖機沖擊活塞的表面硬度為HRC60～HRC64，但30家左右企業(yè)生產(chǎn)20多個型號、數(shù)十萬臺的氣腿式鑿巖機，具體某一型號產(chǎn)品沖擊活塞的表面硬度，也很難做到與釬桿合理匹配。為此，應認真研究H22釬桿尾柄與鑿巖機沖擊活塞表面硬度相互協(xié)調的問題。

（3）應合理地選用氣腿式鑿巖機用釬頭

釬頭是直接破碎巖石的工具，它的型式、性能和質量對鑿孔速度的影響達10%以上。“一字形”釬頭價格便宜、容易修磨，是我國目前生產(chǎn)量最高、使用量最大的產(chǎn)品。然而，它的鑿孔速度低、開孔定位性能差，嚴重影響釬桿使用中的受力狀況，容易造成釬桿突然斷裂，應盡量采用球齒釬頭和十字型釬頭。同時，應不斷提高釬頭壽命和質量，加強球齒釬頭和十字型釬頭修磨機具的開發(fā)，積極促進球齒釬頭和十字型釬頭更廣泛的應用。

氣腿式鑿巖機及其配套釬具在我國有較大的市場，隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術進步，部分氣腿式鑿巖機將會逐漸被液壓鑿巖設備代替，但不可能被取消，氣腿式鑿巖機及其配套釬具的性能與質量應當不斷有所提高。在科學地提高產(chǎn)品水平的同時，應創(chuàng)造良性市場競爭的環(huán)境，擯棄喪失安全性能、技術性能和可靠性而一味壓低產(chǎn)品售價的惡性競爭行為。大家都應看到，若將氣腿式鑿巖機的可靠性提高到應有水平，市場對它的需要量會有所減少，但那是真實的需求；若H22釬桿都能確保100～150鉆米以上，我國的釬鋼消耗會減少40%以上。氣腿式鑿巖機的技術進步也密切關系著國家綠色經(jīng)濟的發(fā)展。

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