異形螺栓加工方法的改進及創新

杜玉萍，孫志強

（河南能源義煤公司千秋煤礦，河南義馬 472300）

0 引言

煤礦沖擊地壓是井下圍巖突然破壞，引起劇烈震動，并伴有大量煤（巖）、氣體突然涌出的一種礦壓釋放現象，是繼瓦斯、水、火、頂板、煤塵、高溫等6大自然災害后，又一種嚴重威脅煤礦安全生產的動力自然災害。最早記載的沖擊地壓發生在1738年英國南史塔福煤礦。現在包括中國、俄羅斯、南非、波蘭、美國、德國、日本等20多個國家和地區均在不同程度上受到沖擊地壓的威脅。我國的義馬、大同、撫順、北票、兗州、棗莊、徐州、北京等煤炭公司都存在著沖擊地壓的危害。開采深度＞500 m的大多數礦井均不同程度的受到沖擊地壓的威脅。沖擊地壓發生過程中，井下作業人員在有限空間內受到沖擊波以及煤（巖）顛簸撞擊，人身安全得不到保證。

1 采區事故概況

義馬煤業集團公司千秋煤礦隨著開采深度的逐步加大，地質構造復雜，沖擊地壓災害嚴重。曾在21201工作面發生過嚴重的沖擊地壓災害，造成下巷310余米巷道嚴重變形底鼓，從底板涌出的大量煤塊把整個巷道全部堵實。21221下巷掘進工作面2011年11月3日發生沖擊地壓災害，產生的沖擊波造成人員傷亡，主要是人體器官的振動頻率與沖擊地壓的震動頻率一致，產生共振造成的。而且沖擊地壓產生的震動加速度（沖擊波）使人撞擊到物體（或物體撞擊到人）后，造成共振人員受傷。專家研究結果表明：在震動釋放的能量＞105 J（里氏1.7級）的情況下，震動加速度的振動幅度可能為（2～100）m/s2，甚至＞1000 m/s2。2014年3月27日8時30分，21032工作面F3-7和F3-9斷層上巷發生沖擊地壓，造成巷道全部被毀。隨著采深的加大，沖擊地壓發生的頻率和強度有加重趨勢，因此在掘進巷道時需架設36U形礦工鋼。

2 異形螺栓加工工藝改進原因

由于巷道鋪設用M20×214 mm×180 mm異形螺栓的數量比以前增加近3倍以上，改進前加工異形螺栓的工藝流程：鐵工下料后轉車工過絲再轉鐵工，鐵工沖床沖壓后在壓力機或砧鐵上整形處理，試擋距后成品。該加工方法已不能滿足井下需要，為此決定改進異形螺栓的加工工藝

3 改進方案

對異形螺栓加工設備進行實地測量并現場實驗，決定在壓力機上做一個模具，把過好絲的U形絲放在模具上一次壓成形。下模具底板用380 mm×230 mm×30 mm鐵板固定在壓力機底部，兩端用150 mm×100 mm×10 mm的鐵板固定2個小輪，小輪中心與底板的距離為70 mm，兩輪之間的中心距根據異形螺栓的寬度確定為270 mm，異形螺栓被壓成形后取下時小輪轉動，便于取下。上模具用Φ90 mm的圓鋼，一端加工成Φ65 mm×85 mm打頂絲眼后固定到壓力機上，另一端焊接190 mm×65 mm×90 mm的長方形鐵塊，鐵塊鍛打成形后熱處理以增加強度，保證在沖壓過程中不變形，以增加使用時間。模具加工成后經使用效果良好，加工成的異形螺栓（圖1）符合圖紙要求。

4 改進效果

改進后加工異形螺栓的工藝流程：鐵工下料后轉車工過絲，過絲后轉鐵工在壓力機模具上一次沖壓成形，最后用樣板試擋距后成品。改進后異形螺栓的加工減少了2道工序，改進前需要3個人共同完成，改進后只需1個人獨立工作，減少了2個勞動力，勞動強度降低2/3，改進前日加工異形螺栓180條，改進后日加工異形螺栓300多條。

圖1 異形螺栓

改進后，因降低了工人的勞動強度，大大縮短了異形螺栓加工時間，成品數量提高一倍以上，最大限度滿足了井下的生產需要。