1、煤礦軟巖巷道支護(hù)中的長期變形和底臌是巷道支護(hù)中的難點。根據(jù)新奧爾良支護(hù)理論，軟巖巷道采用全斷面錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，方能有效地控制其長期變形和底臌。軟巖巷道頂幫錨桿支護(hù)施工已經(jīng)很成熟，而軟巖巷道底板錨桿支護(hù)施工一直是一個難題，現(xiàn)有的底板錨桿鉆機也難以滿足軟巖巷道底板錨桿支護(hù)施工的要求。究其原因，國內(nèi)外對軟巖巷道底板小直徑錨桿鉆孔的研究甚少，更無成熟可用的軟巖巷道底板鉆機的設(shè)計理論與方法。針對目前煤礦軟巖巷道底板錨桿支護(hù)施工的難題，本文就軟巖巷道

2、底板小直徑鉆孔機理、鉆機螺旋鉆進(jìn)特性及底板鉆機設(shè)計展開了研究工作。通過鉆機螺旋排渣機理、鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計研究，提出了軟巖巷道底板鉆機的設(shè)計理論及方法。據(jù)此，研制了適用于軟巖巷道底板錨桿施工的鉆機和模擬鉆孔試驗裝置，并開展了相關(guān)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了軟巖巷道底板軟巖性質(zhì)，研究了軟巖底板小直徑鉆孔的鉆頭破巖理論和小直徑螺旋鉆桿排渣機理，對鉆頭的破巖特性參數(shù)和鉆桿的螺旋排渣特性參數(shù)進(jìn)行分析研究，得到其參數(shù)的計算方法，提出了

3、軟巖巷道底板鉆機設(shè)計理論及方法。⑵基于已提出的鉆機設(shè)計理論及方法，對軟巖巷道底板液壓鉆機螺旋鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計計算。根據(jù)煤礦井下的實際條件，鉆機動力采用全液壓，行走采用履帶式行走機構(gòu)，鉆進(jìn)推進(jìn)方式采用油缸-鏈條式倍增推進(jìn)機構(gòu)。根據(jù)使用性能要求研究設(shè)計了液壓系統(tǒng)，并對其所有液壓元件進(jìn)行優(yōu)化配置。⑶采用ANSYS軟件對鉆架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)分析和模態(tài)分析，利用Design Explorer優(yōu)化模塊對鉆架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對鉆架的剛度和強度進(jìn)行

4、靜態(tài)力學(xué)分析，對鉆架在鉆進(jìn)過程中的振動進(jìn)行了分析并對鉆架整體進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。通過分析設(shè)計了剛度強度滿足要求的鉆機鉆架，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，重量較輕。⑷采用AMESim軟件對鉆機液壓系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)特性仿真分析。根據(jù)已設(shè)計的液壓系統(tǒng)，依據(jù)鉆機設(shè)計參數(shù)，對模擬仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，確保其與研制樣機一致。對回轉(zhuǎn)回路、行走回路和鉆進(jìn)回路進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果表明：所選擇的液壓元件性能匹配，設(shè)計的液壓系統(tǒng)能夠滿足鉆機實際使用要求。⑸研制了一臺軟巖巷道底

5、板液壓鉆機，開發(fā)了模擬鉆孔試驗臺，并進(jìn)行模擬鉆孔試驗和井下鉆孔試驗，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究。模擬鉆孔試驗，得到螺旋鉆進(jìn)參數(shù)與鉆速之間的關(guān)系試驗數(shù)據(jù)，采用Microcal Origin軟件，擬合了螺旋鉆進(jìn)參數(shù)與鉆速的關(guān)系曲線和關(guān)系公式。鉆機井下試驗，重點考核其螺旋鉆進(jìn)參數(shù)選擇是否合理，對其各項性能參數(shù)進(jìn)行了考核。模擬鉆孔試驗和井下試驗的數(shù)據(jù)分析表明軟巖巷道底板液壓鉆機的設(shè)計理論及方法正確，鉆機的設(shè)計參數(shù)合理，所開發(fā)的底板鉆機完全能滿足煤