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掘进机截割根部缝合螺栓松动、断裂会造成截割头脱落事故。轻则停机抢修，重则会有人员伤亡。某矿也一直被这一问题困扰多年，始终在寻找根治之法。
螺栓常规安装方式：一切“合格”的背后
该矿山掘进机截割根部连接螺栓的安装，一直沿用行业最通行的做法——扭矩法。本次安装的螺栓规格为M24×160，GB5782，10.9级，工艺卡要求扭力扳手设定990 N·m，逐颗拧紧至设定值后复拧一遍，确保扭矩不衰减。整个安装过程未使用任何润滑油脂——这也是井下维修班的常规操作。过去，由于现场不具备实测预紧力的手段，只要扭矩扳手读数达标，即判定安装合格。
安装扭矩T与预紧力F的关系为：
T = K · F · d
其中K为扭矩系数，受螺纹摩擦系数、支承面摩擦系数、螺纹啮合状态等多种因素影响，并非一个固定值。在无润滑、煤尘侵入的井下条件下，K值可以在0.15到0.28甚至更大的范围内波动。
这批螺栓的理论预紧力范围应在206 kN ~ 275 kN之间。
可实际情况如何呢？
智能螺栓“上岗”，揭开了“合格”背后的真相
该矿引进智能螺栓在线监测系统。
螺栓结构和工作原理
智能螺栓由标准螺栓、测量杆和传感器三个部件组成。
工作原理并不复杂：在螺栓中心加工盲孔，内置测量杆，传感器实时感知螺栓受拉伸长导致的测量杆的微位移，直接显示螺栓的预紧力和轴力，精度达到±5%。
图 1 智能螺栓结构和工作原理
螺栓专为井下恶劣环境设计
防护等级IP68、防爆等级Ex ib I Mb、抗冲击100g、抗振动10grms、平均无故障超过25000小时——专为井下恶劣环境设计。
智能螺栓在线监测系统架构
智能螺栓轴力监测系统主要由GUD1000矿用本安型智能螺栓、YJC127矿用隔爆数据采集器LORA组成。
LORA数据采集器将智能螺栓的轴力信号传送到数据服务器或手机端上。系统结构如图2所示。
图 2 智能螺栓轴力监测系统拓扑图
智能螺栓的安装
智能螺栓安装在截割根部缝合处，安装流程和普通螺栓一模一样。本机组共安装了8条智能螺栓。
图 3 智能螺栓的照片
8颗智能螺栓在拧紧完成后，第一时间传回了各自的真实预紧力数据：
所有人都愣住了。
预紧力最低165 kN，最高214 kN，极差高达49 kN——相差了近30%。同一名钳工、同一把扳手、同一个扭矩值，预紧力竟然偏差这么大。
更严峻的是，这批螺栓的理论预紧力范围应在206 kN ~ 275 kN之间，而8颗螺栓中，仅有ID34一颗勉强跨过206 kN的及格线，其余7颗全部“不合格”，最低的ID40仅有理论下限的80%。
这意味着，即使达到标准的力矩值，90%的螺栓根本没有拧紧！
问题出在哪？扭矩管理的三大死穴
死穴一：摩擦系数是“黑箱”
扭矩值中绝大部分用于克服螺纹摩擦和结合面摩擦。摩擦系数只要发生微小变化，预紧力就会出现巨大波动。
死穴二：扭矩合格≠轴力均匀
从本次数据可以看到，ID40只有165 kN，ID34却高达214 kN——同样扭矩下，既有欠拧风险，也有轴力不均问题。
死穴三：运行中的衰减，扭矩管理完全“失明”
扭矩扳手只在安装时用一次，螺栓在服役期间的轴力衰减、松动趋势，完全处于监管盲区。
改善方向：从哪里发力？
方向一：把“管扭矩”升级为“管轴力”
扭矩是过程参数，轴力才是最终结果。建议在关键联接部位（如截割根部缝合螺栓、截割电机处螺栓、截割齿箱处螺栓）引入轴力监测手段——智能螺栓直接测轴力，安装时即可发现欠拧/轴力不均，做到“颗颗有数，颗颗达标”。
方向二：规范安装工艺，稳定摩擦系数
在无法全面实施轴力监测前，应严格规范安装工艺：
强制润滑：螺纹和支承面涂抹专用润滑剂，将K值稳定在可控范围；
方向三：运行中持续在线监测轴力，让松动“看得见”
改变正在发生
矿上在掘进机上推广应用智能螺栓监测系统，带来的改变是实实在在的：
安全上，松动、断裂实时预警，风险在萌芽阶段就被掐灭，从“事后补救”变为“事前预防”；
效率上，不再逐一排查所有螺栓，系统直接定位问题螺栓，维保效率成倍提升；
管理上，每一颗螺栓的状态都看得见、管得住，矿领导在办公室打开手机，8颗螺栓的状态一目了然。
图 4 手机端可实时查看螺栓的状态
当新质生产力在千米井下落地，每一颗“会说话”的智能螺栓，都是这场变革最生动的注脚。
