树脂锚杆锚固性能及影响因素分析
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树脂锚杆直径、钻孔直径及锚固长度的合理性分析曲光1,杨振茂2,洪华斌2,朱春华2(1,北京煤炭设计研究院,北京 100011;2.中国矿业大学(北京校区),北京 100083) 摘要:锚杆支护是我国煤矿回采巷道中的主要支护形式之一。
本文通过对树脂锚杆直径、钻孔直径及锚固长度的合理性分析,得出三者最佳的技术经济效益和支护效果。
关键词:锚杆直径;钻孔直径;锚固长度文献标识码:A由于锚杆支护具有安全、经济、快速等优点,因此这项技术在我国煤矿回采巷道中得到了迅速推广与广泛应用,目前锚杆支护占的比例为20%左右。
在煤巷锚杆支护中,绝大部分使用树脂锚杆,顶板锚杆杆体基本由左旋螺纹钢和建筑螺纹钢制作。
在使用这种锚杆时,如何经济、合理地选择锚杆直径、钻孔直径及锚固长度,是能否取得最大锚固力和最佳经济效益的技术关键。
1 锚杆支护成本分析锚杆支护成本是指锚杆钢材、树脂药卷、锚杆托盘、螺母以及锚杆加工等费用之和(未计入施工等费用)。
锚杆支护成本用下式计算F=π/4[L1φ12γ1C l十L2(φ32—φ12)γ2C2]十C式中 L l——锚杆长度,mm;L2—-—锚固长度,mm;φ1——锚杆直径,mm;φ3——钻孔直径,mm;γ1——钢材容重,7.8x10-6kg/mm3;γ2----树脂药卷容重,2.0x10-6kg/mm3;c1-----带纵筋月牙肋建筑螺纹钢筋价格,取2.75元/kg;c2-----树脂药卷价格,取8.41元/kg;C——--锚杆托盘、螺母、锚杆加工等费用之和。
据统计,锚杆托盘价格为4.0元/个;螺母价格为0.40元/个;锚杆加工等费4.6元/根,则,C=9.0元。
由上式可见,影响锚固成本的主要因素是锚杆直径、钻孔直径和锚固长度等。
2 锚杆直径对锚杆支护成本的影响在钻孔直径和锚杆长度一定的情况下,全长锚固的带纵筋月牙肋建筑螺纹钢筋锚杆直径与锚杆支护成本的关系见图1。
一般情况下,随着锚杆直径增大,锚杆杆体重量和锚杆成本增加,但是,锚杆直径增大,也相应地减少了锚固剂的用量与成本。
树脂锚杆工艺性实验总结
树脂锚杆是以合成树脂为黏结剂把锚杆杆体与孔壁岩石连结成整体的一种新型锚杆。
它具有承载快、锚固力大、安全可靠、操作简便、劳动强度小和有利于加快开挖速度等优点。
树脂锚杆还克服了砂浆锚杆中砂浆收缩引起的不可靠因素。
树脂锚固剂成本较高,有关单位研制了快硬水泥锚杆和快硬膨胀水泥锚杆。
这种锚杆的杆体结构与树脂锚杆相同,只是用水泥卷代替了树脂卷。
快硬水泥卷的使用方法与树脂药卷基本相同,只是使用前需先将水泥卷在水中浸泡2~3min,这种锚固剂在1h后锚固力可达60kN。
快硬膨胀水泥卷内装有快硬膨胀水泥,结构为空心卷,使用时先将水泥药卷穿到锚杆上,再浸水2~3min,将其送入锚孔,用冲压管压实,而后套上垫板、紧固螺母即可。
水泥药卷材料来源广,锚固力较高,成本约为树脂锚固剂的1/4。
MT 146.1—2011树脂锚杆第1部分:锚固剂1 范围MT146的本部分规定了树脂锚杆锚固剂(以下简称锚固剂)的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输与贮存。
本部分适用于矿山井巷支护用的锚固剂。
井筒装备的安装、基础锚固等工程所需的锚固剂也可参照执行。
3 术语和定义下列术语和定义适用于MT146的本部分。
3.1树脂锚杆 resin anchor bolts以树脂锚固剂配以各种材质杆体及托盘、螺母等构件组成的锚杆。
3。
2树脂锚固剂 resins and capsules起粘结锚固作用的材料称锚固剂。
树脂锚固剂由树脂胶泥与固化剂两部分分隔包装成卷形,混合后能使杆体与被锚固体煤、岩粘结在一起。
3。
3树脂胶泥 resin putty ,resin mastic由树脂、填料和化学助剂组成的胶泥状材料。
3。
4固化剂 catalyst与树脂胶泥混合后,能立即引起化学反应,使树脂胶泥凝结成固体的材料.3。
5凝胶时间 gel time从树脂胶泥与固化剂混合起,到胶泥开始变稠、温度开始上升时的时间.3.6等待安装时间 setting time安装锚杆时,搅拌停止后到可以上托盘的时间.3.7树脂胶泥稠度 viscosity of resin mastic表示树脂胶泥的软硬程度,以试锥1min沉入树脂胶泥的深度(mm)来表示。
3.8抗拔力anti—pulling capacity在规定锚固长度条件下,锚固剂与杆体锚固后,拉拔试验时锚固剂所能承受的极限载荷。
3。
9锚固力 anchor capacity整根锚固剂与配套杆体锚固后,拉拔试验时锚固剂所能承受的极限载荷。
4 产品分类4.1 分类产品按凝胶时间不同进行分类,见表1。
表 1 产品分类M慢速〉180——注1:在(22±1)℃环境温度条件下测定.注2:搅拌应在锚固剂凝胶之前完成.4.2 规格产品应符合表2规定。
表 2 产品规格锚固剂直径352823 mm锚固剂长度30~5030~10030~100 cm推荐适用钻孔直径40~4432~3627~30 mm注:用户特殊需要时,可生产其他规格的锚固剂;锚固剂长度由供需双方商定。
提高锚杆支护质量的途径一、影响锚杆支护的质量的主要因素:1、锚杆支护设计不够科学。
锚杆支护设计时绝大多数采用工程类比法,支护形式和参数不尽合理,有可能支护强度太高,造成支护强度过剩,浪费了材料;再者在松、散、软等特殊地质条件下支护强度可能不足,出现片帮、冒顶事故。
2、锚杆支护材料的质量不能完全达到要求。
如钢材质量、加工的螺纹质量、树脂药卷质量均直接影响支护质量。
3、锚杆支护监测仪器与技术不能满足现场施工需要。
常用仪器的精确度、实用性不尽完善,不能完全真实反映锚杆支护效果。
4、现有技术条件下,施工因素是直接影响锚杆支护质量的关键环节。
施工人员对锚杆支护理论的系统认识不够,对锚杆安装质量不到位,不能完全按设计施工。
施工中常见的巷道成型差,锚杆托板不切岩面,造成锚杆失效;安装过程采用的机具、工艺不同,导致临近锚杆安装后预紧力不同,支护阻力增长不同均影响了支护效果。
二、从支护设计方法放手确保锚杆支护的质量受矿井开采范围扩大和施工速度的加快,地质条件千变万化的影响,及时进行巷道围岩地质力学测试,完善对顶板围岩的分类,借鉴先进技术经验,使用锚杆支护动态设计方法,及时修正支护方案和参数,为实现锚杆支护设计的及时性、科学性提供设计保障。
三、把好支护材料的验收关支护材料的选择关键是选择管理人员,管理人员必须懂得支护业务,改变进货只验收数量不管质量的习惯,杜绝有什么材料就进什么材料的现象。
同时矿与厂相结合,联合进行锚杆支护新新产品的研制、开发和加工。
四、提高锚杆支护质量监测手段将综合监测和日常监测相结合,使用高性能监测仪器,以监测数据保掘进、回采安全和支护设计的合理性,更好地为支护质量服务。
五、确保施工安装质量的措施1、积极对全员进行组织培训以实例和深入浅出的方法使职工的锚杆支护理论有系统的认识,以实例解释锚杆施工工艺的原因,从思想根源上解决问题。
2、对锚杆支护施工质量实行全员、全方位、全过程安全管理生产队、组、个人是实施锚杆支护的关键,是保证质量的首要环节。
MT 中华人民共和国煤炭行业标准MT 146.1—2002树脂锚杆锚固剂Resin anchor bolts—Capsules2002-04-08发布2002-09-01实施国家经济贸易委员会发布MT 146. 1-----2002前言本标准的全部技术内容为强制性。
本标准是对MT 146.1—1995《树脂锚杆锚固剂》的修订。
本标准与MT 146.1—1995的主要技术差异如下:与MT 146.1—1995中的产品分类、规格作了修改;参照英、美等国外先进国家树脂锚杆标准及试验方法,对凝胶时间、有效期、抗压强度的技术要求,做了较大的改动;对本包装、标志等章条作了增补。
本标准与MT 146.2—2002《树脂锚杆金属杆体及附件》配套使用。
本标准自实施之日起代替MT 146.1—1995。
本标准由中国煤炭工业协会提出。
本标准由煤炭工业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。
本标准起草单位:煤炭科学研究总院北京建井研究所、淮南矿业集团合成材料有限责任公司。
本标准主要起草人:黄乃炯、丁全录、范世平、铁宝成、周海涛。
本标准于1986年首次发布,1995年12月第1次修订,2002年4月第2次修订。
本标准委托煤炭工业煤矿专用设备标准化技术委员会井巷设备分会负责解释。
中华人民共和国煤炭行业标准MT 146.1—2002树脂锚杆锚固剂代替MT146.1-1995Resin anchor bolts—Capsules1 范围本标准规定了树脂锚杆锚固剂的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于煤矿及其他工程支护用的树脂锚杆锚固剂,有关井筒装备的安装、基础锚固等工程所需的树脂锚杆锚固剂也可参照执行。
2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时,所示版本均为有效。
所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 1346—1989 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T 2567—1995 树脂浇铸体力学性能试验方法总则GB/T 2829—1987 周期检查计数抽样程序及抽样表(适用于生产过程稳定性的检查)GB/T 10111—1988 利用随机掷骰子进行随机抽样的方法GB/T 15239—1994 孤立批计数抽样检验程序及抽样表3 定义本标准采用下列定义。
树脂锚杆锚固性能及影响因素分析摘要:通过采用理论分析与实验操作相结合的方法,对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行了研究和分析。
分析了锚杆在不同影响因素下的锚固能力,并且在实验室中进行了相关实验,测定了不同的外部条件,如温度,水量和拉拔力对锚固力的影响效果。
而且模拟研究了预紧力锚杆密度,锚杆长度,锚杆角度等因素对锚杆支护与应力场分布的影响,并对相应数据进行了分析,得出了对锚固性能最好的控制范围,最后进行了一系列实地实验,进一步为锚杆的锚固性能提供了数据支持。
关键词:树脂锚杆;锚固性能;应力分布;影响因素首先对锚杆性能的研究是我国目前工业发展的趋势,由于我国煤矿的生产环境比较复杂,大多数情况下都需要在井下开采。
而井下开采就会带动一些支护技术的发展,因为地下开采是十分危险的,技术人员必须依靠支护技术来保证他们的人身安全。
近年来,尤其是树脂锚杆的支护技术得到了很大的发展,由于它的可靠度高,适应性强,逐步取代了其他类型的锚杆,成为了锚杆支护的主导形式。
这种工艺比较简便,而且安全性,可靠性很高,给矿给煤矿企业带来了巨大的技术经济效益,也成为我国地下开采的一大技术支持。
但是,随着全国经济化的发展,煤层开采深度的加大,再加上锚杆自身的复杂性和不确定性给树脂锚杆提出了更高的要求。
一、树脂锚杆的锚固性能分析1.1研究树脂锚杆锚固性能的背景随着我国煤矿产业的发展,对锚杆树脂锚固的性能有了更高的要求,虽然我国的树脂锚杆支护技术已经达到了很高的水平,但是由于一些新工艺,新方法的不断出现。
使我国的树脂锚杆也出现了很多的问题。
另外,由于自然环境的改变,对树脂锚杆锚固性能造成了很大的影响。
所以我们必须不断地对树脂锚杆进行改造,从这种树脂锚杆最初由德国发明到现在已经成为了全世界采煤国家井工煤矿巷道支护的主要方式,它必须要经过不断的改变才能适应社会的发展。
1.2树脂锚杆的锚固方式树脂锚杆的锚固方式对锚杆支护效果起着关键性的作用,锚杆的锚固方式主要有种类型,如加长锚固、全长锚固、端部锚固等。
树脂锚杆的原理与作用
树脂锚杆主要由锚杆、树脂、衬套、固化剂等组成。
其原理是在锚杆孔中注入树脂浆料,经过固化后,形成一体结构,将地质体锚固在一起,起到支护和加固的作用。
树脂锚杆的作用包括:
1.固定结构:树脂锚杆可以将结构物的不同部分连接在一起,增强结构的稳定性。
2.支撑地层:树脂锚杆可以通过锚固在地层中,支撑和固定岩石、土壤等地质体,防止其发生滑坡、崩塌等灾害。
3.增加抗剪强度:树脂锚杆的锚固和固化过程可以在地层中形成坚固的连接体,增加地层的抗剪强度,提高地质体的稳定性。
4.延长使用寿命:树脂锚杆的稳定和加固作用可以延长结构物的使用寿命,减少维修和更换的频率和成本。
总之,树脂锚杆在土木工程领域中发挥着重要作用,广泛应用于隧道、矿山、桥梁、水利工程等项目中。
一、锚杆支护材料顶锚杆一般选用螺纹钢杆体,材质为20MnSi或20MnK;顶板支护:顶板必须采用左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆进行支护。
Ⅰ~Ⅱ类围岩顶板宜采用端头锚固,Ⅲ~Ⅴ类围岩顶板宜采用加长锚固。
顶板锚杆试验抗拔力不小于锚杆理论极限载荷的50%(一般对左旋无纵筋螺纹钢锚杆而言,Φ18㎜锚杆试验抗拔力不小于60kN,Φ20㎜锚杆试验抗拔力不小于80kN,Φ22㎜锚杆试验抗拔力不小于100kN);两帮一般选用麻花杆体或管缝锚杆,材质Q235;锚杆尾部采用滚丝工艺或采取热处理措施,杆体尾部螺纹极限强度应不小于杆体屈服强度;杆体直线度≤ 2mm/m。
金属锚杆支护参数系列见下表安装锚杆应遵守下列规定:1、宜采用快速安装工艺,即搅拌树脂卷、上托盘、拧螺母一次完成;2、拧紧螺母的扭矩不小于100N.m;3、托盘应紧贴梁或岩面,未接触部分必须楔紧垫实,对于锚杆不能与岩面垂直的,应采用调心托盘。
4、锚杆支护巷道要定期进行巡视检查,及时紧固托板松动的锚杆,如果失效,要及时补加新锚杆。
5、设计锚网支护的巷道,顶部必须采用金属网,网片规格:钢筋φ:6mm,网格规格:100mm*100mm。
6、两网搭接长度应符合设计要求(100mm);铺网时应将网拉紧,紧贴岩面。
二、螺母螺母选用标准螺母或尼龙衬垫式螺母,其强度应与设计锚固力相匹配。
应优先选用可实现快速安装工艺的扭矩螺母;采用普通螺母时,其技术条件应符合GB6170、GB3098.2的规定。
三、托盘:托盘的强度应与锚杆强度相匹配,其承载力应不小于杆体屈服强度;在金属托盘里面应加木托盘或水泥托盘。
金属托盘尺寸不小于120mmⅹ120mm,或φ 120mm。
托盘厚度不小于6mm。
表(8)四、树脂锚固剂分类(表9)锚固剂储存、安装要求:1、树脂锚固剂应装填饱满,质地柔软,颜色均匀,无渗漏。
2、锚固剂偏差为± 0.5mm;长度偏差为±10mm。
应优先采用双速树脂锚固卷。
树脂锚固剂常见问题及解决方法树脂锚固剂是目前使用最为广泛的一种锚固粘结材料,其主要是由不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其他辅料按照一定的比例配制而成,在质地上类似于胶泥状。
树脂锚固剂的产品特点有:保质期长、锚固强度高、施工方便等诸多优良特性,在建筑工程、路桥工程、隧道工程和设施设备基础及构件锚固等领域都发挥着重要作用,此外也是井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固工作中的必备材料。
本文简单介绍树脂锚固剂的材料特性和使用方法,根据其特性进行分析,发掘出在实际操作过程中树脂锚固剂存在的常见问题并提出相关解决方法,旨在能够不断优化材料的属性,让其能够在社会发展和经济发展中发挥更大的作用。
标签:树脂锚固剂;固化原理;常见问题;解决办法0 引言树脂锚固剂不管是用在道钉锚固、铁路隧道和矿井的锚杆施工还是加强结构物的稳定性上,其最主要的作用始终都是固定作用。
由于树脂锚固剂的需求量大、用途广泛,因此每次采购的数量也比较多,树脂锚固剂的储存、运输问题也是在使用过程中需要酌情考虑解决的问题。
实验表明,在使用树脂锚固剂时所选择的锚固剂的树脂类型、速溶剂、催化剂、阻聚剂的材料的配比都会影响到树脂锚固剂的性能,解决树脂锚固剂使用过程中存在的种种问题,能够有效提高工程的质量,提升被加固物的安全系数。
1 树脂锚固剂的固化原理1.1 树脂锚固剂的固化原理树脂锚固剂主要靠内部不饱和聚酯树脂发生聚合反应而固化,由于不饱和聚酯树脂中有双键存在,能够在适宜的温度下,受光和空气中的氧气的影响,与单体树脂中的单体发生化学反应,逐渐聚合进而达到固化效果。
在实际使用中,为了能够更快地发生聚合反应达到固化效果,一般会在材料配比时加入一些固化剂,经过固化剂的催化作用,树脂在加热或加速剂的作用下能够迅速发生聚合反应释放自由基,分解出来的自由基又能够很快地引发线性树脂以及苯乙烯交联固化从而生成不溶的坚硬固体[1]。
目前我国常用的固化剂是过氧化苯甲酰与二甲基苯胺固化体系,过氧化苯甲酰和二甲基苯胺在反应过程中能够产生正离子和负离子,此过程也是一个激烈的放热过程,放出的热量能够促使过氧化苯甲酰热分解产生大量的自由基,从而加剧反应速度。
树脂锚杆在生产中的技术应用一、锚杆的几种支护理论1、组合梁论。
是把层状的巷道看做是由巷道两帮支撑的“梁”,然后再通过这种“梁”来支撑巷道顶板上部的岩石压力。
2、悬吊作用论。
锚杆上端锚固在围岩内部的坚硬岩层中,把一层或几层稳定(或不稳定)且比较平而薄的直接顶通过锚杆下端的托盘及螺栓,锚固在比较坚硬的岩层上,起到悬吊作用。
3、拱形压缩带论。
通过系统的布置锚杆,使巷道拱顶节理发育的岩体串联在一起,沿巷道的断面形成一个连续的具有自乘力的拱形压缩带,使岩层得到补强,成为一个连续的整体结构,支撑其自身重量和上部的顶板压力。
同时,还可以在锚杆支护的托盘上覆钢网,以防止其表面掉渣及小块岩石冒落现象的继续发生。
4、减小压力拱高度论。
它能减小压力拱的拱高,假设在巷道跨度中间安设一根锚杆,相当于增加一个支架,使原拱分成两个小拱,小拱跨度为原拱的一半,假设安装三根,可分成四个小拱,亦即压力为原拱的四分之一。
二、锚杆的作用(1)、锚杆早期作用:阻止破碎岩块掉落并抑制浅部围岩扩容和离层。
锚杆安装越及时,预紧力越大,支护效果越好。
锚杆没有预紧力,只有当岩层产生一定变形时锚杆才有载荷,不能控制在这以前顶板岩层的离层和失稳。
预应力太小也不能起到良好效果。
锚杆安装不及时,较大范围内的岩层已产生滑动、失稳、离层,岩层承载能力丧失很大,再打锚杆,不会取得良好的锚固效果。
(2)、锚杆的中期作用随着时间推移,围岩破坏范围逐渐扩大。
锚杆能伸入稳定岩层时,其作用为:将破坏区岩层与稳定层相连,阻止破坏岩层垮落。
锚杆提供径向和切向约束,阻止破坏区岩层扩容、离层、滑动,从而提高其承载能力。
锚杆不能伸入稳定岩层时,其作用主要是在破坏区内形成次生承载层,它可以阻止上部破坏岩层的进一步扩容和离层。
次生承载层厚度的影响因素很多,而且是不断变化的。
当其远小于巷道尺寸时,必须考虑压曲失稳和弯曲失稳。
(3)、锚杆的后期作用当次生承载层压曲失稳后,如果能满足块体咬合平衡,巷道顶板仍能保持稳定。
解决树脂锚杆锚固剂锚固不牢的措施[摘要]分析了树脂锚杆锚固剂在矿井支护使用时锚固力不牢、锚固力失效情况原因,根据实践经验,采用新方法操作工艺可解决锚杆紧固的技术难点。
[关键词]树脂锚固剂;支护;锚杆;锚固力失效中图分类号:u455.7+1文献标识码:a文章编号:1009-914x(2013)21-0000-001 前言随着矿井支护技术的发展,锚杆支护已经成为井下最为普遍,树脂锚固剂是锚杆与岩体组合在一起的锚固材料,起极其重要作用。
使用时,把树脂胶泥与固化剂充分搅拌混合,即可达到预期效果。
它具有性能稳定、冷固化速度快、环境适应性强等特点,然而由于井巷煤岩性质结构各不相同,锚固效果不一样,导致锚杆锚固不牢。
在我矿井经采用新方法、改进操作工艺后,对不同煤岩性质结构锚固力也能达到设计要求,并取得良好效果。
2 树脂锚固剂具有的特性树脂锚固剂,用作锚杆和柔性锚杆(锚索)的锚固介质,为煤矿和隧道的顶板和侧帮提供支护。
其配方独特,易于搅拌,安装快速,强度高,具有以下性能特点:(1)承载快,锚固力大。
具有“双快一高”的特性:固化时间快(速度可调)、强度增长快、强度高。
安装后不仅能及时承受载荷,且锚固力大。
(2)树脂锚固剂适应性强,使用范围广,可锚固各种木材、金属、玻璃钢体及其他刚性物体。
树脂锚固剂不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固,而且在建筑物加固,高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地。
(3)安装方便,支护效果好。
(4)具有增强快、强度高的特性,且固化速率快、抗压强度大和锚固力稳定.3 树脂锚杆支护的作用基理锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用,随着巷道围岩状态不同,锚杆支护也具有不同的作用基理,经典的锚杆基理有悬吊理论,组合梁(拱)理论。
现代的支护理论则强调锚杆与围岩共同作用原理,它们共同变形,由于锚杆的刚度远大于周围围岩,从而在锚杆对围岩施加挤压作用,从而提高围岩抗剪,抗压强度,极大地提高了围岩直身承载能力。
浅谈煤矿井下锚杆锚固力降低的影响因素摘要:煤矿井下锚杆的强度是锚杆固定技术中最重要的参数之一,是反映锚杆固定效率的重要指标。
重要的是树脂的质量、三种直径的合理配置的正常使用、施工管理的正确性、地质变化、保护参数的及时变化、锚固长度、锚固强度、预紧力等是影响保护效果的主要因素。
为了使主动锚索的强度最大化,作为试验场地,进行了锚杆固定试验、锚杆扭矩变化试验和锚梁张拉损失试验。
锚索安装在井底,锚柱的锚柱较大,可用于取样。
当裙板表面较软且不完整时,螺栓拉力较低;本文简要分析了在牵引锚索以保证足够的预载电压的条件下,锚干固定的机理。
分析了影响井下桅杆锚杆强度折减的因素,提出了井下安全锚杆的表示方法。
关键词:煤矿、锚杆、锚固力、影响因素1、前言随着矿山加固技术的发展,锚杆以其技术适应性强、保护速度快、施工简单等特点,越来越多地应用于碳素保护技术中,其安全可靠,在煤矿中得到了广泛的应用。
施工工艺不当、地下地质条件等因素都会使锚杆长度大大缩短,从而导致道路变形,甚至发生塌方和交通事故。
因此,加强锚固已成为矿山安全研究的一个重要课题。
硬度是槽试验中所能承受的极限载荷。
这些因素通常包括岩石抗剪强度、锚杆抗拉强度等因素。
锚柱对锚柱的约束以及锚柱与岩石之间的最小横向阻力。
为了提高锚固效率,分析了影响锚固效率的因素,为进一步提高锚固柱在岩石中的加固效率,保持沉积岩的稳定性打下了基础。
本文首先分析了锚柱的施工参数及采用锚柱的合理性。
2、锚固剂机理2.1固化机理锚定物用作不饱和聚酯树脂的粘合剂。
作为催化剂,该无机惰性化合物用作来自过氧化苯甲酰(DK)或过氧化苯甲酰(DK)和2,4-二氯过氧化苯甲酰(DK)的混合物的碳酸钙的增强材料作为粉末,包装在膜中,萃取并且将粘合剂从不饱和空气过氧化物的母体聚酯中分离。
过氧化苯甲酰(BP)或过氧化苯甲酰(BP)目前主要在中国控制。
二氯苯并呋喃(k)和二甲苯用作干燥系统,由于二甲基苯胺的氮原子中有一对独立的电子,极性很高,使二甲基苯胺具有苯甲醛多相裂纹,形成正、负、不稳定的正键。
树脂锚杆锚固性能及影响因素分析
发表时间:2019-04-02T15:25:39.930Z 来源:《基层建设》2019年第1期作者:张海青[导读] 摘要:通过采用理论分析与实验操作相结合的方法,对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行了研究和分析。
国家能源集团神华包头能源有限责任公司万利一矿内蒙古鄂尔多斯 017000摘要:通过采用理论分析与实验操作相结合的方法,对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行了研究和分析。
分析了锚杆在不同影响因素下的锚固能力,并且在实验室中进行了相关实验,测定了不同的外部条件,如温度,水量和拉拔力对锚固力的影响效果。
而且模拟研究了预紧力锚杆密度,锚杆长度,锚杆角度等因素对锚杆支护与应力场分布的影响,并对相应数据进行了分析,得出了对锚固性能最好的控制
范围,最后进行了一系列实地实验,进一步为锚杆的锚固性能提供了数据支持。
关键词:树脂锚杆;锚固性能;应力分布;影响因素首先对锚杆性能的研究是我国目前工业发展的趋势,由于我国煤矿的生产环境比较复杂,大多数情况下都需要在井下开采。
而井下开采就会带动一些支护技术的发展,因为地下开采是十分危险的,技术人员必须依靠支护技术来保证他们的人身安全。
近年来,尤其是树脂锚杆的支护技术得到了很大的发展,由于它的可靠度高,适应性强,逐步取代了其他类型的锚杆,成为了锚杆支护的主导形式。
这种工艺比较简便,而且安全性,可靠性很高,给矿给煤矿企业带来了巨大的技术经济效益,也成为我国地下开采的一大技术支持。
但是,随着全国经济化的发展,煤层开采深度的加大,再加上锚杆自身的复杂性和不确定性给树脂锚杆提出了更高的要求。
一、树脂锚杆的锚固性能分析
1.1研究树脂锚杆锚固性能的背景
随着我国煤矿产业的发展,对锚杆树脂锚固的性能有了更高的要求,虽然我国的树脂锚杆支护技术已经达到了很高的水平,但是由于一些新工艺,新方法的不断出现。
使我国的树脂锚杆也出现了很多的问题。
另外,由于自然环境的改变,对树脂锚杆锚固性能造成了很大的影响。
所以我们必须不断地对树脂锚杆进行改造,从这种树脂锚杆最初由德国发明到现在已经成为了全世界采煤国家井工煤矿巷道支护的主要方式,它必须要经过不断的改变才能适应社会的发展。
1.2树脂锚杆的锚固方式
树脂锚杆的锚固方式对锚杆支护效果起着关键性的作用,锚杆的锚固方式主要有种类型,如加长锚固、全长锚固、端部锚固等。
由于树脂锚杆锚固方式不但在工业中应用广泛,而且也运用到了生活中,比如巷道支护和一些景区支护等,所以这些在使用树脂锚固时要根据具体的环境,进行合适的选择。
否则不但是对材料和人力的浪费,而且也会造成极大的安全隐患。
而且由于影响锚杆锚固性能的因素很多,所以必须通过一系列实验来检测各个影响因素对锚杆锚固性能的影响。
因为不同的方式建造方式不一样,其影响因素也大不相同,我们必须根据不同的地区不同的方式,不同的影响因素使锚杆发挥最大的锚固性能。
二、锚杆锚固性能的影响因素
2.1锚杆孔直径对锚杆性能的影响
我们通过实验来检测锚杆孔直径对锚固性能的影响。
首先在实验前应该先对锚钢管进行预热,模拟钻孔壁围岩温度,采用自制保温套管及时对钢管进行保温,我们要尽量减少温度损失对实验结果的影响。
通过实验得出的实验数据结果表明,当锚固剂环形厚度不同时,它的粘结能力不一样。
2.2拉拔力对锚固性能的影响
经过实验我们发现当拉拔力较小时,锚杆轴力沿锚杆向上呈递减分布,也就是说锚杆尾部阻力是最大的,相近于拉拔力,而它的端部轴力最小趋近于零。
从实验数据得出的结果是呈负指数曲线的。
而且当拉拔力较小的时候,树脂药卷剪应力分布也和锚杆轴力分布相似,主要集中在锚杆尾部。
数据表明,锚杆端部锚固剂的剪应力随着拉拔力的增加而增加,也说明了拉拔力的增加导致了树脂药卷应力向锚杆端部延伸,所以拉把力对锚杆锚固的影响就是随着围岩任意点剪应力随该点到锚杆径向距离是成正比的,类似于负指数曲线,也就是说围岩内卷应力主要分布在锚杆周围的有限区域内。
即随着拉拔力的增大,该曲线整体呈增长趋势。
所以直径较大的锚杆对围岩的变形控制较有力,说明树脂锚杆的锚固性能和系统刚度,强度有关,反之较小直径的锚杆不利于围岩的变形控制,锚固的效果较差。
但是锚管的直径增大需要增加原料,相应就会增加成本,所以锚杆的直径大小要根据具体情况来定。
2.3锚固方式对锚固性能的影响
不同的锚固方式对锚固性能也有一定的影响。
实验发现,在端部锚固时,由于锚固段较短,所以,锚固段最外端剪应力最大,从外向里逐步递减。
此时的锚固段利用率是最高的,但是较短的锚管对锚固剂的强度和收缩力都提出较高的要求,而且如果锚管较短,也不利于锚固剂加固围岩作用的发挥。
但是,较长的自由段锚管对围岩的离层反应不灵敏,所以这时对于不同的锚杆的长度,就要从加固方式上进行改变。
实验中发现,如果在考虑预应力的情况下,全长锚固和加长锚固的锚固段利用效果比端部锚骨效果差。
如果超速固化和慢速固化搭配使用,端部机械锚固于慢速固化膜,就会形成一种类似混凝土的结构,可以显著地增强锚固的支护效果。
对锚固方式的选择在很大程度上回减少成本,增大锚固性能,所以在锚固法方式的选择上我们要慎重。
2.4锚杆在钻孔中的居中度
由于锚杆锚固剂和围岩之间的支护系统,我们可以近似的看成轴对称系统,既然是轴对称,那么就要求他们之间是相互协调的,所以要想锚固效果最好,锚杆居中毛钻孔正中央位置及锚杆轴线与钻孔轴线相重合时,此时的锚杆的锚固效果最好。
当他们偏离的时候,三者的受力就会不协调,偏离距离越大,锚固效果越差,甚至锚固失效。
2.5树脂锚杆支护存在的问题
尽管从目前的发展趋势来看,树脂锚杆支护已经得到了广泛的应用,在一般条件下,支护的效果都是非常好的,也成为了一些巷道和井下作业的主要支护方式,但是对于一些比较复杂的巷道或者是井下环境,树脂锚杆的支护效果就很会差强人意了,它不能有效地控制变形,所以就造成了一定的安全问题,导致这种问题的因素包括对树脂锚杆支护作用的机理认识还不够深刻,而且不能有效地把环境因素与锚杆使用结合起来。
对于锚杆的支护,我们要根据环境进行相应的调整,但是由于目前技术人员,相对的不专业性,就给巷道安全和井下工作造成了一定的隐患。
还有就是锚杆本身的性能,由于它的刚度过低,导致支护力不够大是锚杆的支护作用不能得到充分发挥的重要因素。
三、对提高树脂锚杆性能的建议
一款产品的好坏取决于它的材料和配比。
在树脂锚固剂材料与配方方面我们应该进一步深化,树脂锚固剂各组份的性能,含量以及不同配方对锚固剂力学性能影响的研究是十分重要的。
不同的锚固剂和水的比例,锚固剂各组份的所占比例的多少都对锚固性能有很大的影响,我们要更深入的进行锚杆锚固剂和围岩之间的综合联系,减少他们之间的热性影响,为进一步提高锚固力奠定基础。
在设计方面,我们也要尽可能的设计有利于锚固稳定的,在锚杆施工方面应严格按照要求安装,尽量清除钻孔中的碎屑,采取有效的措施保证锚杆的性能,当然,也要具体情况具体分析,对于一些地势或者是极软岩层等一些困难环境来说,可以相对的改变钻孔形状,比如当遇到极软岩层时,可以将钻孔底部钻成圆锥形的,以增强它的锚固力和减小阻力。
四、总结
通过本篇文章的介绍,我们知道了影响树脂锚杆锚固力的主要因素有杆体的形状与直径,锚杆在钻孔中的居中度,钻孔直径,锚固长度,围岩强度与完整性和温度及施工质量等等。
锚杆杆体形状对锚固力有显著影响,我们要根据实验结论,尽可能的把锚杆的形状进行相应的调整。
围岩的温度对树脂锚杆锚固性的影响也很明显,低温和高温都会导致锚杆锚固力的下降,围岩含水同样显著影响锚固性能。
随着钻孔淋水量增加,锚杆锚固力降低,特别是当淋水量较大的时候,锚固效果几乎为零。
所以通过以上内容的介绍,我们了解了树脂锚固的性能及影响因素,为进一步提高树脂锚固性能的稳定提供了相关参考。
参考文献:
[1] 崔千里,树脂锚杆锚固性能及影响因素研究,《煤炭科学研究总院》2010
[2]胡滨林健姜鹏飞,锚固剂环形厚度对树脂锚杆锚固性能影响的研究,《煤矿开采》 2011
[3] 杨景贺韩国强,不同杆体外形树脂锚杆锚固与安设性能对比实验研究,《煤炭学报》 2015。