应用正交实验法优化退锚切割参数

第３４卷第ｌｌ期２０１３年

１１月

煤

矿

机械

Ｖ０１．３４Ｎｏ．１１Ｎｏｖ．２０１３

ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ

应用正交实验法优化退锚切割参数

韦朝坤．杨昊。唐珊珊，孙镇镇（安徽理工大学。安徽淮南２３２００１）

摘

要：煤炭生产过程中，锚杆的应用十分广泛，但是在退锚时有时会比较困难，而常用的

退锚方法在退锚时出现很多弊端。针对这个问题。提出将前混合磨料射流技术应用于退锚技术研究。并通过切割锚杆实验，用正交实验法确定主要几何参数对切割产生的影响。优选退锚切割参数。

关键词：前混合磨料射流；退锚切割；正交试验；优选参数

中图分类号：ＴＤ３５２

文献标志码：Ａ

文章编号：１００３一０７９４（２０１３）１ｌ一００７６一０２

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退锚机的工作原理及操作程序：将液压油注人到手动液压泵内。启动液压泵排出胶管内空气后。通过Ｕ形销把高压胶管和退锚千斤顶连接：把锚杆

０引言

近年来。随着科学技术的不断发展，高压水射流技术被应用到众多领域，目前已应用于煤炭、冶

金、军事、交通、航空、建筑及轻工业等部门，本文主要研究前混合磨料射流在矿井退锚中的应用。前混合磨料射流切割物体时的火花温度远远低于瓦斯爆

炸最小着火温度。火花持续的时间小于０．０１ｓ．远远小于瓦斯着火的感应期，符合煤炭安全生产要求。

１

的钢绞线穿人退锚千斤顶内孔．使锚索索具外套和

千斤顶顶压器相接：把液压泵手动换向阀扳到张拉位置后启动液压泵，使锚具外套和锚具分离：用螺丝刀通过顶压器上的槽口将已松动的锚具推入到退锚器内；操作人员退到安全地带后．把换向手柄扳到复位位置．启动液压泵使内部工作锚松开已完成退锚的钢绞线；确认安全后，取下退锚机，完成退锚工作。２实验方法

退锚的原因及现有退锚技术

退锚的原因：①锚固不成功现象经常发生，根

据统计资料显示，煤巷小锚索的锚固成功率近年来有所提高，但也只有９２％左右。因而需要退锚以重

新锚固；②锚网支护采面巷道顶板不能及时垮落，锚杆与锚索联合支护具有良好的支护效果，但在回

采阶段巷道顶板不能及时跨落，常形成“瓦斯积聚库”。给采面带来重大安全隐患，因而也需要退锚。现有退锚方法主要有钢筋切断器退锚和退锚机退锚。

用前混合磨料水射流技术切割锚杆的实验在

安徽理工大学高压水射流实验室进行。实验系统为前混合磨料高压水射流发生装置（含高压水泵、加旋喷头）、磨料发生装置、数控系统、数控工作台（含伺服电机、滚珠丝杠、导轨、喷头装夹装置等）和试

（１）采用钢筋切断器

当前普通钢筋切断机一般用继电器控制，其控制线路复杂、互相交错。又由于元件之间相互联锁，连接点多，接线多，所以触点容易烧损、线接点容易

块装夹装置等组成（见图１）。切割深度及切割端面

的精度（即粗糙度）作为评价切割效果的主要指标。在其他几何参数不变的条件下，改变喷嘴直径、靶距、压力、进给速度４个参数。观察是否切断锚杆及切断所需走刀次数。３结果与讨论

切割实验通过喷嘴直径、靶距、压力和进给速度４个试验因素，每项因素取３个水平。表ｌ是用拟水平法设计的正交实验表。评价切割效果的主要

松脱，故障频繁。普通钢筋切断机工作状态为匀速

运行．而钢筋的切断速度不能太快（速度快不但对设备造成损害，在冲击过程中切断也会导致钢筋的精度达不到要求），会造成不必要的浪费。

（２）采用退锚机

一７６—

箜垒垡塑塑

结果。

堕旦垂窒塞验法优化退锚切割参数——韦朝坤，等

ｖ０１．３４Ｎｏ．１１

指标是切割深度及切割端面的精度．按正交实验表Ｌ９（３４）设计安排９组实验。表２是正交实验的安排及

（２）在切割靶距由小到大的变化过程中存在一个最佳靶距。超过或小于这个值时。切割深度都会减小，切割效率明显降低。由以上表格获得靶距在

４～６

ｍｍ为该次实验最佳：

（３）磨料射流切割钢丝胶管的切割深度与压力

呈线性关系。压力增大，切割能力越强但考虑到本次实验所用设备的安全考虑，优选３５

图１

试验系统原理图

ＭＰａ：

（４）喷嘴横移速度增大，切割深度急剧下降。切割加工能力降低。因此减小横移速度可提高射流的切割穿透能力。但是横移速度也不能过小．否则能源浪费较大．增大成本。

１．水箱２．过滤器３．柱塞泵４．压力表５．安全阀６．磨料罐７．旋盖８．卸压阀９．耐压胶管ｌＯ．喷头１１．光杆导轨１２．丝杠１３．切割工作台１４．切割水箱１５．磨料截止阀１６．混合腔１７．调压阀

表１

正交实验因素水平表

实验结果表明．本次实验获得的最佳切割参

数：喷嘴直径为０．８眦ｎ。压力为３５ＭＰａ．移动速度４０删州ＩＩｌｉｎ，靶距４。６

ｍｍ。

表２正交实验和结果

试验

４结语

本文提出前混合磨料射流用于矿井退锚．通过

切断所需走刀次数

喷嘴直径

，ｍｍ０．６０．８１．０Ｏ．６Ｏ．８１．００．６Ｏ．８１．Ｏ

靶距

，ｍｍ４４４６６６８８８

压力

进给速度

，ｍｍ．Ｉｌｌｉｎ一‘

４０３０５０３０４０

序号朋Ｐａ

３５２５３０３０３５２５２５３０３５

切割锚杆实验．验证了将前混合磨料射流技术用于矿井退锚可行性强，切割效果良好。并利用正交实验法初步确定了影响切割锚杆的最佳参数。为井下退锚提供可靠的理论和实验依据．

参考文献：

［１］李宝玉．易燃易爆环境下安全切割装置的研制［Ｊ］．流体机械，２００５，

３３（２）：４２—４４．

５０

５０４０３０

［２正建立．煤巷小锚索施工工艺优化及退锚技术研究［Ｊ］．河北煤炭，

切割效果如图２所示

图２

切割效果——石ｉｉ万＿葫茆丽ｉ赢■＿萎ｉ否丽天ｊ磊西五ｊ西丽

煤炭。１９９９（２）：５３—５５．

士研究生，研究方向为机械制造和高压水射流技术。电子信箱：ｗｅ．

盈

８

２００８（１）：２６—２７．

［３］贺生华．普通钢筋切断机技术改造［Ｊ］．广东建材，２００８（１）：４１—

４３．

［４］张东速，刘本立．前混合磨料射流切割试验装置的研制［Ｊ］．江苏

结合以上实验结果得出主要结论：

（１）喷嘴越大则流量越大，切割效果越好，但是到了１．Ｏｍｍ以后会难以准确确定切割位置：

ｉ些丝堕垫一…一——————责任编辑：卢盛春收稿日期：２０１３埘一１８

ｃ

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