錨桿鉆機是巖土工程中專門用于鉆鑿錨桿孔的專用鉆孔設備,廣泛應用于礦山、隧道、邊坡、水利等領域,是保障工程結構穩定與施工安全的核心設備。其核心功能是在巖石、土體或混合地層中鉆鑿符合設計要求的錨桿孔,后續通過向孔內安裝錨桿(如金屬桿、玻璃纖維桿)并注入錨固劑(如水泥漿、樹脂),使錨桿與周圍巖土體牢固結合,形成 “錨桿 - 錨固劑 - 巖土體” 一體化支護體系。最終可實現防止巖土體坍塌滑坡(如隧道頂板垮塌、邊坡失穩)、控制巖土體變形(如礦山采場圍巖位移)以及提高工程結構承載能力(如水利壩體、基坑側壁加固)的目標。
一、錨桿鉆機的核心工作原理(通用流程)
無論哪種類型的錨桿鉆機,基本工作原理都圍繞 “動力驅動鉆具旋轉 + 軸向壓力破碎地層 + 排渣系統清孔” 三大核心步驟,具體流程如下:
首先是動力傳遞,動力裝置(氣動馬達、液壓馬達或電機)將動力轉化為扭矩,通過傳動軸帶動鉆桿和鉆頭旋轉;接著是軸向加壓,推進機構(支腿、導軌油缸、氣缸)向鉆具施加軸向壓力,使鉆頭壓入地層;然后是地層破碎,旋轉的鉆頭(根據地層選擇合適類型)通過切削、沖擊或研磨作用,將巖石或土體破碎成巖屑或土屑;之后是排渣清孔,利用排渣系統將碎屑排出孔外(氣動鉆機采用 “壓風排渣”,液壓或電動鉆機采用 “風水聯動排渣” 或 “泥漿排渣”),避免碎屑堵塞孔眼;最后是孔深控制,通過機身的深度計量裝置(如刻度盤、傳感器),確保鉆孔深度符合設計要求,完成后退出鉆具。
二、錨桿鉆機的主要分類(按 3 大維度劃分)
錨桿鉆機分類方式多樣,核心分類依據為動力源、結構形式與適用地層,不同類型設備適配不同工程場景。
1. 按動力源分類(最核心分類方式)
① 氣動錨桿鉆機:以氣動馬達為動力裝置,依靠壓縮空氣驅動。它具有防爆性好、結構簡單、成本低、重量輕的特點,但功率較小、效率偏低,且需要配套空壓機使用。主要適用于煤礦井下(高瓦斯環境,強制要求防爆)以及小型隧道等場景。
② 液壓錨桿鉆機:采用液壓馬達作為動力裝置,通過液壓油驅動。其動力強勁、扭矩大、鉆進效率高,能適應硬巖地層,不過結構復雜、成本較高,需配套液壓站。常用于金屬礦、硬巖隧道(如鐵路隧道)以及深孔鉆進作業。
③ 電動錨桿鉆機:動力裝置為三相異步電機或直流電機,具有噪音低、環保(無油煙、無油污)、能耗低的優勢,但需外接電源,防爆性較差(需特殊設計才能用于防爆場景)。適合在非防爆環境中使用,如地鐵隧道、地面邊坡、基坑等工程。
④ 內燃錨桿鉆機:以汽油或柴油發動機為動力,機動性強,無需外接動力,但噪音大、污染大、油耗高,防爆性差。主要用于地面臨時工程,如應急邊坡加固、無電源和氣源的區域。
2. 按結構形式分類
① 手持式錨桿鉆機:體積小、重量輕(通常在 5 - 15kg 之間),由人工手持操作,僅適用于淺孔(深度≤2m)和軟土、軟巖地層,比如小型基坑支護工程。
② 支腿式錨桿鉆機:配備可伸縮支腿(氣動或液壓驅動),通過支腿支撐機身以提供軸向鉆進壓力,穩定性優于手持式,適用于中淺孔(深度 2 - 5m)作業,像隧道初期支護、礦山掘進面等場景都常用。
③ 導軌式錨桿鉆機:機身安裝在導軌(或鉆架)上,借助導軌實現鉆具的精準推進和定位,鉆進深度大(5 - 20m)、精度高,適用于深孔錨桿、錨索孔(錨索是更粗的錨桿,用于強支護)鉆進,例如邊坡工程、大型隧道等。
④ 車載式錨桿鉆機:將鉆機集成在工程車(如履帶車、卡車)上,機動性強、自動化程度高,適合大面積作業,如路基邊坡加固、露天礦邊坡等工程。
3. 按適用地層分類
① 軟巖 / 土體錨桿鉆機:鉆具主要以 “切削 + 破碎” 方式作業,鉆頭多為合金齒,搭配螺旋鉆桿(便于排渣),適用于黏土、砂層、風化巖等地層。
② 硬巖錨桿鉆機:鉆具以 “沖擊 + 旋轉” 為主,配備高硬度鉆頭(如金剛石復合片鉆頭、球齒鉆頭),能夠應對花崗巖、石英巖等堅硬地層。
三、錨桿鉆機的典型應用場景
錨桿鉆機的應用場景高度聚焦于 “巖土加固支護工程”,具體如下:
在礦山工程中,常用于煤礦井下掘進面、金屬礦采場、礦山巷道等場景,多使用氣動錨桿鉆機(防爆)和液壓錨桿鉆機,主要作用是支護頂板和幫壁,防止圍巖垮塌;在隧道與地下工程領域,如鐵路 / 公路隧道、地鐵隧道、地下管廊(初期支護),常用液壓支腿式或導軌式錨桿鉆機,用于加固隧道圍巖,控制隧道變形,保障施工安全;邊坡工程里,像路基邊坡、基坑邊坡、露天礦邊坡、山體邊坡等,會用到車載式或導軌式液壓錨桿鉆機,以防止邊坡滑坡、溜塌,保護周邊建筑和道路;水利與建筑工程中,水利壩體加固、高層建筑基坑支護、地下車庫側壁加固等作業,常使用電動或液壓錨桿鉆機,可提高壩體、基坑穩定性,抵抗土體側壓力。
錨桿鉆機是巖土工程支護體系的 “先行設備”,其性能直接決定錨桿支護的質量和工程安全。選型時,需結合工程場景(防爆 / 非防爆)、地層硬度(軟巖 / 硬巖)、鉆孔參數(深度 / 直徑)三大核心因素,選擇適配機型;同時,通過規范操作和定期維護,確保設備高效、安全運行。