废旧U型钢变身支护“利器”

一块30厘米见方或15厘米见方且中间带孔的铁板被称作锚索托盘，是井下锚索支护的“隐形功臣”。 作为锚索末端的固定部件，这个不起眼的“小家伙”能稳定传递预紧力、优化应力扩散，直接支撑锚索支护，成为煤矿安全生产不可或缺的“基石”。 今年1月至7月，冀中能源集团大社矿井下两种规格的锚索托盘用量分别达到1.59万块、0.98万块。巨大需求的背后，是该矿从小批量试制到大规模生产的技术攻坚，走出了一条“修旧利废+技术创新”的降本增效路。

从废旧钢材到支护“硬通货”

U型钢因横截面形似“U”得名，是矿山巷道支护的常用材料，广泛用于井下巷道、隧道支撑。但随着矿井采深增加、矿压增大，不少U型钢因变形严重失去修复价值，只能当作废料处理。

“每天都要处理大量变形的U型钢，看着好好的钢材变废料，心疼！”负责井下变形U型钢修复的大社矿制修区工长王义雷，一直琢磨着如何让这些“废钢”重生。彼时，井下正推广锚杆锚索联合支护——一套被称作主动加固“黄金组合”的技术，能将破碎岩层与稳定岩体锚固成整体，而锚索托盘作为核心部件，需承受矿压、传递预紧力，其刚性直接影响支护强度。

“你看这螺栓、胀管、平垫圈、螺母，对应到锚索支护里就是锚杆、锚索、托盘、锁紧螺母。少了托盘的‘承力’，锚索再强也没用。”王义雷手拿膨胀螺栓给工友们举例，一句话点透托盘的重要性。

当时井下在用的托盘，常因矿压大发生变形，他突然想到：废旧U型钢刚性强、韧性足，要是能做成托盘，不正好解决问题？

说干就干，制修区各环节分工协作：铆焊工将U型钢分割成30厘米见方的铁块，铁工烧炉将U型铁块锻打成平整铁板，机加工最后打孔成型。首批百余只U型钢托盘下井后，很快收获兄弟单位点赞：分量足、韧性强，U型钢天生的凸起两端还额外增加了强度，厚度比原来的托盘足足增加了12毫米，废旧U型钢摇身一变成了支护“硬通货”。

从手工慢产到设备提效

“王工长，明天三水平东北翼皮带巷整修，急需300只托盘。”一天，接到大社矿开拓区副区长任志广的紧急来电，让王义雷犯了难。

彼时，托盘全靠手工制作：煤炉反复加热、人工锻打塑形，就算全班不眠不休，一天最多也就能出50只。“缺口太大，实在没法应承。”想到任志广失望的神情，王义雷暗下决心：必须打破手工生产的“紧箍咒”。

一次使用微波炉时，“电磁感应加热”的原理突然给了王义雷启发。翻资料、查技术、找设备，王义雷团队最终引进了一套电磁感应线圈加热装置——其核心原理是将工频交流电整流为直流电，再通过IGBT（绝缘栅双极型晶体管）逆变为高频电流，线圈产生的交变磁场让金属内部涡流发热，能在短时间内将U型钢加热到500摄氏度至1500摄氏度，自带的水冷系统还能保证设备恒温运转。

新设备一投产，效率立刻提上来了：U型钢推入线圈受热变红，达到温度后取出压平，半成品很快成型。可好景不长，新问题又来了——设备对原材料平直度要求极高，变形严重的U型钢根本塞不进加热线圈。

“有时调10多次角度才能塞进去，碰坏线圈还会短路，一修就是1个多小时。”制修区职工张涛回忆，为赶进度，有人甚至用微变形U型钢做原料，反倒背离了修旧利废的初衷，急用时还得花钱外购托盘，设备提效的“好牌”差点打烂。

从“凭手干”到全程自动

“不能让设备卡壳，更不能让废旧U型钢浪费。”为突破瓶颈，制修区从各班组抽调技术骨干，组建攻坚小组。

最初，大家想当然地增加线圈尺寸，认为“口径大了，变形钢就好塞了”。可试下来才发现，线圈变大后，加热效率骤降，根本达不到U型钢塑形所需温度。“原来不是‘放大’这么简单，还得计算电磁感应功率、铜管导热性。”王义雷意识到，必须从技术根源上解决问题。

接下来的日子里，攻坚小组对比不同直径的紫铜管，反复测试加热功率参数，记录下上百组数据。“光报废的紫铜线圈堆起来快有一人高。”王义雷说。

终于，他们找到最优方案：选用直径12毫米的铜管，通过精准弯曲工艺制作线圈，将线圈的口径扩大30%，提升了加热效率。

“你看，再变形的U型钢也能轻松塞进去，3分钟就到塑形温度，比以前快1倍！”如今，张涛拿起一块严重变形的U型钢，随手就能推入线圈。不仅如此，他们还同步升级了其他工艺：将普通氧气切割换成更省力环保的等离子切割，引进液压装置压平钢坯，使塑型效率再提一档。

工艺改进后，锚索托盘单日产量从80块增加至120块，效率大幅提升，设备故障率降为零。

大社矿总工程师秦书斌表示：“今年以来，我们已节约采购资金71万余元。下一步，矿上计划加装自动送料轨道，实现‘一键启动、全程自动’，让托盘生产彻底告别‘靠人扛、凭手干’。”

作者：王海 魏海霞 王潇 版面编辑：杜明阳

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来源：中国煤炭报

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