拔钎器的设计和应用

拔钎器的设计和应用

翟祥见

山东能源临矿集团田庄煤矿山东济宁271000

摘要：文章以田庄煤矿巷道掘进工程为例，针对拔钎器这一设备展开讨论，首先介绍了项目背景，其次分析了拔钎器设计思路与方案，最后总结了拔钎器实际应用，目的在于充分发挥拔钎器优势，完成煤矿巷道挖掘工作。

关键词：拔钎器；浅孔爆破；矿巷道掘；锚索锁具

在浅孔爆破中,常用手持式轻型凿岩机打孔。通常情况下,钻孔与拔钎工作均较顺利。但是,若遇到节理裂隙发育的岩石或泥岩,将钎杆从钻好的炮孔中拔出,却并非容易事。对于节理裂隙发育的岩石,钻孔施工中,小石渣从孔上部掉入钻孔下部钎杆与钻头连接部位,或小石头从孔壁向外突出,使钎杆难以从孔中拔出;对于潮湿的炮孔,岩粉粘在孔壁上,钻孔直径变小,钎杆难以从孔中拔出;对于泥岩,钻孔打好后,上部炮孔变形,使钻孔直径变小,也难以使钎杆从孔中拔出。

遇到这种情况,往往是一人扶钻机,使凿岩机处于凿岩冲击工位,两人用木棒使劲上抬凿岩钻机往外拉拔钎杆,即使这样有些钎杆也难以拔出。这样使凿岩工作变得费时、费力,且对凿岩机的钎卡、棘轮、棘爪等零部件损耗也特别大,还严重降低了凿岩效率。如果钎杆不能从炮孔中拔出,不仅钎杆报废,并且必须重新打孔,这使凿岩成本及爆破费用增加,因此,有必要设计一种拔钎器来解决这一问题。

1背景介绍

我矿巷道掘进多采用风钻和锚杆钻机打眼掘进和支护，风钻和锚杆钻机打眼时往往造成风钻钎子和锚索钎子拔不出来，造成材料的大大浪费，锚杆钎子和锚索钎子暴露于巷道中，人员很容易被伤到，给行人运输带来了很多不安全因素。

我矿全岩巷道经常施工锚杆和锚索，在施工锚索，对锚索加压的过程中，发现锚索锁具制作加工非常巧妙，并且安全可靠，被广泛应用于全国煤矿施工过程中，既然锚索锁具能够这么牢固的锁住锚索，那被卡在围岩中的钢钎是否也能够被牢牢地锁住，并利用锁具把钢钎拔出。

因此在此背景下工区积极想办法、出主意，是否能研制出一套工具，能够轻而易举的把锚入到围岩中的钢钎拔出来。为此经过现场观察和研究，经过不断改进和加工，研制出了此拔钎器，此种拔钎器使用简单，一看就懂，操作方便，可广泛应用到煤矿及其他隧道等巷道掘进施工中去，适用于各类锚杆钎子或锚索钎子施工的巷道。

2拔钎器设计

2.1设计思路

拔钎器应该便于加工,加工成本低;结构简单,小巧玲珑,使用方便,操作简单,而且能重复使用。拔钎器不仅能拔出露出地面较长的钎杆,也应拔出只露出钎肩的钎杆,即所设计的拔钎器应该拔出各种出露长度的钎杆[1]。

当钎杆露出地面较长发生夹钎时,拔出钎杆较易实现。加工一个可沿钎杆滑动的锤体,为便于手握操作,该锤体做成哑铃形,并沿锤的轴线铣切一条宽24mm的槽,不妨称其为哑铃锤。当发生夹钎时,可将哑铃锤从锤的凹槽处插入钎杆中,手握哑铃锤使之沿钎杆向上滑动,锤体冲击钎肩,使钎杆产生向上的冲击力,将钎杆从钻孔中拔出。当钎杆出露地面较短发生夹钎时,因哑铃锤放入钎肩下部而滑动行程太短或根本无法放入钎肩下部,该法失效。为充分利用哑铃锤的冲击功,应在钎肩上部设计一个联结器,让哑铃锤的冲击力通过联接器传给钎杆并将其拔出。为此提出以下三种方案来解决这一问题。

2.2设计方案

方案一:设计上下两个钢夹板,两个钢夹板用两根20mm的钩形钢筋连接,在钢夹板中间放一根废旧钎杆,与孔中的钎杆在同一轴线上,作为哑铃锤的滑道。废钎杆的钎肩到下部端点的距离约为0.65m,废钎杆与钎杆之间用一根直径5mm的短定位销插入两钎杆的空腔内将其定位。使用前,先将旧钢钎放入两夹板内,用定位销将孔内的两钎杆定位,扣上两根钢筋,再将哑铃锤放入钎杆上,用哑铃锤冲击废钢钎的钎肩,由钎肩作用于上钢夹板,通过钢筋将力传给下钢夹板,下钢夹板将力传给钎肩,因此钎杆受到向上作用的力,产生向外拉拔钎杆的冲击力,最终将钎杆拔出。

方案二:用一块工型钢和一端有螺母一端有杆肩的钢滑杆组成联接器。工型钢取代了方案一中的两个钢板和两根钢筋,使结构变得紧凑。工型钢上部有螺母,用以联接和固定滑杆,下部铣切一个宽为24mm的凹槽可以放入钎肩下部,以传递来自哑铃锤的冲击力[2]。使用时先将滑杆螺母端旋入工型钢,将工型钢下端放入钎肩下部,而后旋紧钢滑杆使之与钎杆尾端顶紧,用哑铃锤冲击钢滑杆,通过工型钢将滑杆的冲击力传给钎肩,产生向外拉拔钎杆的冲击力,最终将钎杆从钻孔中拔出。

方案三:设计用两个钢夹板代替方案二中的工型钢。在钎肩到地面的距离较小的时候,将下钢夹板放在钎肩下,两钢夹板之间用螺栓连接,两个钢夹板用螺栓上的钢管来定位,上钢夹板与钢滑杆用梯形螺纹连接,滑杆上的螺纹直径比钎杆直径大,且螺纹长度大于上钢夹板厚度,当旋转钢滑杆使之与钎尾尾端顶紧时,可使整个联接装置固定于钎杆上。使用时用哑铃锤冲击钢滑杆,通过两钢夹板和螺栓将力传给钎肩,因此钎杆受到向上作用的力,产生向外拉拔钎杆的冲击力,最终将钎杆拔出[3]。该方案的优点:结构简单紧凑,重量轻,一个人可以独立完成拨钎工作;所用钢材尺寸不大,便于加工,安装方便,小巧玲珑,加工成本低,传力效果好。

3应用

2017年我单位承接了一个煤炭生产掘进任务，一采区皮带巷、一采区轨道巷、1612下顺槽、15煤一采区皮带巷、15煤一采区轨道巷使用，效果明显。钻孔施工时,遇到石英砂岩,经常夹钎,拔钎困难;遇到泥沙岩,成孔后孔壁变形收缩,也难以将钎杆从钻孔中拔出[4]。为此也试用了钎杆上绑铅丝,用撬棍撬或将铅丝挂到挖掘机斗齿上将钎杆外拔,但效果均不理想。开工两天内有5根钎杆拔不出来,虽爆破后取出,但钎杆己严重变形而报废。采用了设计的拔钎器后,较顺利地拔出12根钻孔内夹制的钎杆。其中直接用哑铃锤外拔钎杆5根,出露地表较短的7根钎杆用到了钢滑杆和夹板。拔钎器的拉拔力大,有时会将钎杆拔出,钎头留在孔内。

图1图2

此拔钎器加工简便，便于安装、拆卸更换，不易损坏，材料成本低，使用安全。同时该装置易于操作，加工方便，造价低，适应于全矿所有巷道，应用价值高，易于广泛推行。

此拔钎器不受巷道高度、宽度，空气湿度、温度，材质加工等条件限制，就地取材，因地制宜，可根据本矿或其他施工场所条件的不同加工制作符合条件的拔钎器，制作原理简单，可随机性的根据具体情况改变此拔钎器的长度、形状、材质，能够被广泛使用。此拔钎器应用前景广阔，可广泛应用到煤矿掘进或隧道等其他施工中去，可解决不同类型的钢钎或钻杆等被卡住拔不出来的问题。

结束语：

综上所述，拔钎器实际应用过程中，如果钎肩出露地面距离比较小,这时可以使用钢夹板、钢滑杆组合装置拔出钎杆，若距离较大则建议应用哑铃锤冲击钎肩拔出钎杆。如果哑铃锤沿钢滑杆向上运动,这时需要与钢滑杆紧贴,以免钢滑杆螺母损坏。如此一来可以保证拔钎器使用效果，提高煤矿掘进工作质量。

参考文献：

[1]唐会成.基于PLC的煤矿采掘设备电控系统的设计[J].中国设备工程,2018(17):123-124.

[2]刘国峰.煤矿机电自动化技术分析[J].山东工业技术,2018(18):64.

[3]荣江海.浅谈提高煤矿采掘工作面安全性的管理措施[J].陕西煤炭,2018,37(04):167-168+153.

[4]王瑞.自动化技术在煤矿机电设备方面的应用研究[J].山西能源学院学报,2018,31(02):3-5.