漲殼式樹脂錨桿桿體研制及應用

　　　亞美大寧能源公司是一家年產量400萬噸的中美合資煤礦，井下主要設備均從國外引進，巷道設計長壁綜采，布置為三進三回，均為美方設計要求布置，巷面斷面大，為5400mm×3500mm的矩形斷面，支護方式全部為錨網支護，其頂板支護，麻花式樹脂錨桿及高強度螺紋鋼錨桿均無法滿足設計要求。因此該公司每年需從美國進口錨桿，支護成本較高。山西蘭花機械制造有限公司應大寧煤礦要求，成立技術攻關小組，根據美國產品特點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
　　（一）桿體設計
　　根據巷道頂板支護要求，錨桿必須保證N拉力>120KN，根據巷道截面布置，桿體長度L≥3000mm，因錨桿鉆機為美國進口，其錨桿機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。根據國家標準，目前國內錨桿，如麻花式錨桿桿體采用Q235-A普通熱軋圓鋼，高強錨桿采用礦用左螺紋鋼筋，材質為20MnSi，HRB為335-400，均達不到漲殼式樹脂錨桿桿體設計要求（n拉力>120KN），而且國內各大鋼廠目前生產的名牌鋼材，其抗拉強度均無法滿足設計要求。經過與長鋼技術中心合作，2004年研制成功了HRB517礦用左旋螺紋鋼，經測試其N拉力>130KN，完全符合設計要求。
　　2.工藝制作。錨桿桿體尾部成型工藝是該錨桿的一大技術難題，為了保證成型規范標準，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。而根據鍛壓工藝，對于高徑比H/D大于3的胚料墩粗時，容易失穩而彎曲，如不及時校正而繼續墩粗要產生折疊，這樣會使以后的工藝不能進行，如圓墊增厚等，無法保證產品加工精度，因此，根據現有設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
　　3.加工設備選用。為保證桿體加熱尺寸和溫度均勻、準確、減少氧化皮，該產品選用60KW高頻加熱器，使表面溫度達到1400℃左右，內部達到了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，并對下模采用液壓夾緊裝置，保證夾緊和沖壓同步進行，使產品更加符合設計要求，其剝皮，滾絲工藝和其它錨桿一樣，采用相同的剝皮，滾絲設備。這樣，產品效果非常好。
　　4.桿體附件
　　（1）漲殼的設計與制作。漲殼通過螺紋安裝在錨桿頂部，當錨固劑沒固化時，漲殼通過扭矩展開產生初錨力，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。所以采用優質瑪鋼鑄件使初錨力達到設計要求。
　　（2）托盤設計制作。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噸摩擦壓力機沖壓成型。
　　（3）墊片及尼龍墊。為保證托盤和桿體處于軟受力狀態，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，可使井下使用不產生火花，達到兩全其美。
　　二、漲殼式樹脂錨桿桿體的應用效果
　　通過大寧煤礦多次使用，經過拉力測試，完全達到設計要求，并根據頂板離層測試儀觀察，頂板位移量等技術要求符合設計要求，巷道支護完整，煤幫無鼓肚，無片幫，頂板無吊包，無冒頂現象，使巷道安全使用，受到了大寧煤礦的充分肯定和歡迎。
　　結語
　　漲殼式樹脂錨桿2005年3月底獲得了國家安標證書，由此可得出如下結論：
　　（1）漲殼式樹脂錨桿桿體的設計與研制是成功的。
　　（2）漲殼式樹脂錨桿解決了大寧煤礦大斷面巷道支護問題，替代了進口產品，企業降低了成本，為國家省了外匯。
　　（3）漲殼式樹脂錨桿的研制成功為我國自主生產大斷面巷道支護錨桿提供了經驗，奠定了基礎。
　　（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、簡便一點。