漲殼式樹脂錨桿桿體研制及應(yīng)用

　　　亞美大寧能源公司是一家年產(chǎn)量400萬(wàn)噸的中美合資煤礦，井下主要設(shè)備均從國(guó)外引進(jìn)，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)壁綜采，布置為三進(jìn)三回，均為美方設(shè)計(jì)要求布置，巷面斷面大，為5400mm×3500mm的矩形斷面，支護(hù)方式全部為錨網(wǎng)支護(hù)，其頂板支護(hù)，麻花式樹脂錨桿及高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿均無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。因此該公司每年需從美國(guó)進(jìn)口錨桿，支護(hù)成本較高。山西蘭花機(jī)械制造有限公司應(yīng)大寧煤礦要求，成立技術(shù)攻關(guān)小組，根據(jù)美國(guó)產(chǎn)品特點(diǎn)開始研制新型漲殼式樹脂錨桿。
　　一、漲殼式樹脂錨桿桿體的研制
　?。ㄒ唬U體設(shè)計(jì)
　　根據(jù)巷道頂板支護(hù)要求，錨桿必須保證N拉力>120KN，根據(jù)巷道截面布置，桿體長(zhǎng)度L≥3000mm，因錨桿鉆機(jī)為美國(guó)進(jìn)口，其錨桿機(jī)具選定錨桿桿體體尾部為四方形，為保證樹脂錨固劑錨固前能有一定的初錨力，N力>50KN，錨桿頭部使用漲殼，取代傳統(tǒng)的麻花式或斜面式，托盤采用凹形托盤，更具有良好的受力性能。
　　1.桿體材料選用。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)錨桿，如麻花式錨桿桿體采用Q235-A普通熱軋圓鋼，高強(qiáng)錨桿采用礦用左螺紋鋼筋，材質(zhì)為20MnSi，HRB為335-400，均達(dá)不到漲殼式樹脂錨桿桿體設(shè)計(jì)要求（n拉力>120KN），而且國(guó)內(nèi)各大鋼廠目前生產(chǎn)的名牌鋼材，其抗拉強(qiáng)度均無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)與長(zhǎng)鋼技術(shù)中心合作，2004年研制成功了HRB517礦用左旋螺紋鋼，經(jīng)測(cè)試其N拉力>130KN，完全符合設(shè)計(jì)要求。
　　2.工藝制作。錨桿桿體尾部成型工藝是該錨桿的一大技術(shù)難題，為了保證成型規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，決定采用加熱沖壓成型工藝，而該尾部成型又包括了鍛壓工藝中三大工藝難題，即：墩粗---擠壓---切邊。而根據(jù)鍛壓工藝，對(duì)于高徑比H/D大于3的胚料墩粗時(shí)，容易失穩(wěn)而彎曲，如不及時(shí)校正而繼續(xù)墩粗要產(chǎn)生折疊，這樣會(huì)使以后的工藝不能進(jìn)行，如圓墊增厚等，無(wú)法保證產(chǎn)品加工精度，因此，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備采用二次鍛壓成型。其工藝路線為：下料一次加熱――成雛形――二次加熱――成型――端部成型修正――頭部剝皮――滾絲――安裝漲殼――包扎――入庫(kù)
　　3.加工設(shè)備選用。為保證桿體加熱尺寸和溫度均勻、準(zhǔn)確、減少氧化皮，該產(chǎn)品選用60KW高頻加熱器，使表面溫度達(dá)到1400℃左右，內(nèi)部達(dá)到了1200℃左右，保證了加熱快速均勻。為了使鍛壓有足夠的沖壓力，采用160噸沖床，并對(duì)下模采用液壓夾緊裝置，保證夾緊和沖壓同步進(jìn)行，使產(chǎn)品更加符合設(shè)計(jì)要求，其剝皮，滾絲工藝和其它錨桿一樣，采用相同的剝皮，滾絲設(shè)備。這樣，產(chǎn)品效果非常好。
　　4.桿體附件
　?。?）漲殼的設(shè)計(jì)與制作。漲殼通過(guò)螺紋安裝在錨桿頂部，當(dāng)錨固劑沒(méi)固化時(shí)，漲殼通過(guò)扭矩展開產(chǎn)生初錨力，使桿體懸吊，以待錨固劑完全錨固，因此漲殼必須有良好的硬度和韌性。所以采用優(yōu)質(zhì)瑪鋼鑄件使初錨力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　?。?）托盤設(shè)計(jì)制作。托盤是為了滿足桿體承載力，并具有良好的加工性能，因此托盤采用拉伸性能較好的汽車大梁板（Q335-A），并采用20噸摩擦壓力機(jī)沖壓成型。
　?。?）墊片及尼龍墊。為保證托盤和桿體處于軟受力狀態(tài)，采用δ=2m，φ=50mm的金屬墊片，并且在方頭于墊片之間增加φ=50mm，δ=2mm的尼龍墊片，可使井下使用不產(chǎn)生火花，達(dá)到兩全其美。
　　二、漲殼式樹脂錨桿桿體的應(yīng)用效果
　　通過(guò)大寧煤礦多次使用，經(jīng)過(guò)拉力測(cè)試，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)頂板離層測(cè)試儀觀察，頂板位移量等技術(shù)要求符合設(shè)計(jì)要求，巷道支護(hù)完整，煤幫無(wú)鼓肚，無(wú)片幫，頂板無(wú)吊包，無(wú)冒頂現(xiàn)象，使巷道安全使用，受到了大寧煤礦的充分肯定和歡迎。
　　結(jié)語(yǔ)
　　漲殼式樹脂錨桿2005年3月底獲得了國(guó)家安標(biāo)證書，由此可得出如下結(jié)論：
　?。?）漲殼式樹脂錨桿桿體的設(shè)計(jì)與研制是成功的。
　?。?）漲殼式樹脂錨桿解決了大寧煤礦大斷面巷道支護(hù)問(wèn)題，替代了進(jìn)口產(chǎn)品，企業(yè)降低了成本，為國(guó)家省了外匯。
　?。?）漲殼式樹脂錨桿的研制成功為我國(guó)自主生產(chǎn)大斷面巷道支護(hù)錨桿提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。
　　（4）漲殼式樹脂錨桿桿體的研制還是有很多不足的地方，如桿體尾部成型是否能一次成型，下模液壓裝置是否更精確、簡(jiǎn)便一點(diǎn)。