特殊巷道环境下履带式小型凿岩台车的改造及应用研究
凿岩设备是目前矿山开采领域的典型生产工具，其实用性以及性能将直接影响矿山的运行效率，和矿山成本支出以及安全管理也有一定的关联。从实际情况来看，一部分特殊巷道的作业面较为狭窄，巷道空间有限，传统的凿岩台车规格较大，不适用于特殊环境的开采需求。对此，研究履带式小型凿岩台车的改造模式，优化其结构和性能，可满足矿区高质量生产的需求。
１ 履带式小型凿岩台车的结构改造背景
１．１ 传统凿岩台车的应用挑战
凿岩台车又被称为钻孔台车，是一种隧道及地下工程采用钻爆法施工的凿岩设备。其核心结构包含了推进器、回转机构、钻臂、平移机构等。在实际的矿区生产中，可由一台或多台凿岩机共同运作，配合行走机构，完成凿岩作业的机械化升级。但一部分矿区的生产环境具有特殊性，传统的凿岩台车在使用过程中面临着诸多挑战。
一方面，传统凿岩台车的地形结构较为庞大，难以在小断面巷道中发挥实际应用价值。小断面巷道的空间限制较大，如果使用传统凿岩台车，必然需要对小断面巷道进行扩充处理，会直接导致现场顶板的暴露面积较大，增加了顶板坍塌的隐患，也不利于成本控制。
另一方面，如若使用传统的凿岩台车进行作业，需要拓宽巷道断面，导致毛石产量进一步增加，而增加的大量毛石需要通过提升运输系统向外运输。增加了提升运输系统的运作压力，也阻碍了矿区其他工程的顺利进行。负荷较大会导致提升运输系统出现性能故障，从而影响矿区的生产进度，另外也会消耗一定的人力和能源，增加矿区的生产运营成本。
除此之外，受到地质结构和矿脉情况的影响，在小范围巷道采掘施工的过程中，如若遇到破碎的岩石结构，使用传统凿岩台车会导致孔深过大，进而引发塌孔和断孔问题。此类问题不仅会导致爆破的效果下降，也会影响矿石资源的回采效率，塌孔之后还需要进行二次处理，拖慢了施工进度，增加了施工成本。
１．２ 小型凿岩台车的改进建议
某矿区在实际生产的过程中，面临着传统凿岩台车无法顺利生产的情况。现有的巷道规模较小，如若使用传统凿岩台车进行作业，必然需要对巷道进行扩充，所面临的成本支出、安全风险存在不可控性。为了合理控制成本，提升生产效率，同时结合矿区的实际情况，打造新型的施工手段，相关部门建立在实地考察的基础上，针对微型凿岩设备的应用和推广进行了深度讨论和分析。
最终结果确定：在保证原有凿岩台车性能和工作效率的基础上，改造凿岩台车的结构，将工作臂设计成可回转、可折叠的形态，以此缩小凿岩台车的整体长度，能够在小型巷道中进行灵活作业；与此同时，经过改造之后的凿岩台车结构更加精简，运输、拆装的难度下降，减少冗余步骤，可进一步提高运输和生产效率。
２ ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车的结构改造内容
为了让凿岩台车能够更适应矿区的小规格断面回采作业时间，在传统凿岩台车性能和��构的基础上进行改造，研发了ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车，其具体的特点和优势如下。
２．１ 设备的改造特点
改造之后的设备结构更加紧凑，尺寸更小，使设备能够在较为狭窄的巷道中进行灵活作业，机动性更强。改造之后的设备结构更加简洁，便于进行拆解和运输，有效降低了拆装过程中消耗的人力和工时，提升设备转场和应用的效率。
从能源消耗的角度来看，经过改造后的设备功率较低，可以达成节能生产的目的，也减少了对井下环境产生的污染，降低排放量，符合新时期绿色矿山发展的理念。
整体来看，改造之后的巷道结构更加紧凑（图１），最小转弯半径仅为两米，符合小型巷道断面的回采作业要求，有效降低了拓宽巷道规格带来的安全风险，也可在保障成本和效益的基础上进行高效率开展。
**２．２ 与传统凿岩机的参数对比**
为了更加直观地确定ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车的应用优势和传统的凿岩台车进行对比，明确技术参数差异，可为其推广和使用提供参考，详细内容见表１。
从对比的结果来看，ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车的运输尺寸、设备重量、电气总功率、转弯半径和拆装运输模式都有更加鲜明的优势，满足在小规模巷道中施工作业的要求，设备自重降低也减少了对巷道地面产生的压力，总电气功率下降有效节约了运行能源，增强了设备使用的灵活性和科学性。
２．３ 改造期间存在的问题及优化对策
设备改造属于系统性的项目，包含了对原有设备性能和结构的改造，在改造的过程中也会面临着较多的细节和挑战。在本项目中，ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车的整体改造方案较为成功，可充分满足小规模巷道的回采需求，其中面临的问题和解决方案如下。
２．３．１ 结构空间占用问题
经过改造之后的凿岩台车大臂进行了折叠处理，但折叠之后的大臂占用了驾驶室空间，导致无法进行驾驶。在实际使用的过程中，需要通过反复拆卸大臂、推荐量以及驾驶棚的方式，将其运输到具体作业地点再进行装配；另外，纯电力动力也导致长距离的系统供电稳定性较差，配电箱距离过远，在巷道中无法进行独立行动。
针对此问题，首先在设备中增加２７ｋＷ的柴油机，将推进梁和大臂拆除之后，驾驶人员可以利用柴油机动力控制车辆行走。其次，改变了大臂折叠的方向，将传统的前后折叠更改为横向折叠，折叠后的大臂将在车身一侧，不必反复拆卸大臂和推进梁。通过此种方式，可让设备自动走入井下巷道，提升了转场和运输的效率，也进一步减少了频繁拆卸和装配消耗的人力物力。
２．３．２ 油壶容量较小
本次改造作业仅针对凿岩台车的主体结构展开，在改造结束之后，原有４００毫升钎尾润滑油容量无法满足持续性的作业需求。需要在作业的过程中停机加油，不仅会延缓施工进度，也额外增加了人力。
针对此类问题，额外研发了配套的４Ｌ的钎尾润滑系统，可结合实际的作业时间进行灵活选配，不必反复添加润滑油，提升了设备连续作业的能力。
２．３．３ 工作性能的问题
由于整体结构较小，且以电力进行供应，改造后的凿岩台车性能有所下降。比如，在作业的过程中，如遇硬度较高的岩石结构钻孔效率下降，对施工进度产生了一定影响。
针对此问题，在后续改造的过程中，将车辆更换为蒙特贝２８的液压凿岩机，其功率和钻孔深度保持不变。新型凿岩机的钻井能力以及冲击力有所提升，能够有效应对复杂的作业条件，提高钻孔效率。
３ 履带式小型凿岩台车的改造成效
结合特殊巷道环境下的作业需求，在结构和性能改造的基础上，形成了ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车，且通过试运营确定其中存在的问题，并积极进行优化，其中取得了较好的成果。
３．１ 安全效益
改造之后的小型凿岩台车结构更加紧凑，尺寸较小，能够充分满足小规模巷道断面的回采作业要求，降低顶板暴露和坍塌风险，增强了小规模巷道作业的安全性和稳定性，从根本上消除了特殊巷道回采环境中的安全隐患，确保工作人员可在相对安全的环境下进行作业。
３．２ 成本效益
从巷道掘进施工的角度来看，巷道的整体规模控制在２.６米×２.８米，进一步降低了毛石产量，每米节省的毛石产量约为１.５７立方米，显著缓解了矿区提升运输系统的压力，大幅降低能源消耗以及设备检修产生的成本。
从材料设备的消耗角度来看，由于毛石产量下降，掘进面的整体规模缩小，单个掘进面节省炸药量约为４０千克。以３６５天作为一个周期进行施工量计算，每年节省的费用约为７万元；工作量的减少也降低了铲装设备的使用需求，预计每年可节省０.５万元的燃料费和轮胎费用；小型凿岩台车的功率更低，每年可节省电量１６,８００ｋｗｈ，预算１万余元。
３．３ 生产效益
和传统的凿岩台车相比，ＣＹＪ４３（Ａ），履带式小型凿岩台车的作业时间更短，安全性有所提升。在孔深相同的条件下，单孔作业的时间仅为三分钟，而传统钻机的作业时间约为７分钟。一台凿岩台车仅需２.５～３.５小时便可完成一个作业面的作业，其效率远比传统钻机设备的效率更高。
在设备改造结束并进行性能优化后，基于采场施工进行试点作业，单班次施工两个作业面，日采收量达到了１０８吨。与传统的钻机相比，单次只能进行一个作业面的施工，日采矿量约为４６吨。结果表明，经过改造后的履带式小型凿岩台车的生产效率大幅提升，机械化占比更高，可实现自动化生产运营。
４ 新型设备的推广分析
经过改造后的ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车可以充分应用在小规模巷道的施工中，在整体行业领域有着重大意义，综合目前的应用效果来看，具备推广的价值。
４．１ 推广的难易程度
ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型责任台车具有较高的推广可行性，其性能完好，生产效率较高。操作方法和传统的凿岩台车有一定相似性，通过常规技术交底和培训，便可让操作人员和技术人员充分掌握设备的使用和维护方法。学习成本较低，能够大幅降低推广费用。
设备兼容性层面，经过改造后的设备结构更加紧凑，与现有绝大部分矿区的智能开采系统有着较强的兼容性，对巷道现有的提升运输系统、生产管理系统进行大规模升级，进一步降低了推广的前期投入成本，可结合实际情况直接应用到生产中。
４．２ 推广范围分析
经过改造后的ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车主要应用在规模较小的巷道作业中，同时，也广泛适用于岩石结构破碎程度较高的矿区。这些特殊的条件让传统的凿岩设备难以发挥实际作用，因此，经过改造后的设备可广泛投入到地形结构较为复杂、巷道规模较小、存在较高的巷道拓宽风险的工程中。
另外，一部分资源枯竭型的矿山需要进行矿体回采作业，由于开采环境较为复杂，存在较多的影响因素，为了进一步提升资源回收的效率，延长矿山的服务年限，可通过此类履带式小型凿岩台车进行回采作业。
从其他相关行业的角度来看，由于该设备的应用灵活性较强，主要用于特殊条件下的作业中，在隧道开挖、地下建构筑物施工等领域也具备基础推广价值。
５ 结语
综上所述，为了进一步满足复杂巷道环境下的回采作业需求，对原有的凿岩台车性能和结构进行改造，得到了ＣＹＪ４３（Ａ）履带式小型凿岩台车。在生产性能和效率不变的情况下，采用折叠凿岩台臂的方式，缩小了设备的尺寸和结构，同时架设大容量润滑油壶、优化折叠结构、新增柴油供电系统和液压凿岩设备，能充分满足小规模巷道、复杂地质结构的矿区作业需求。应用结果显示，该设备具备较强的推广价值，推广范围全面覆盖特殊矿区和常规建筑施工领域，可为打造安全绿色矿山提供保障。