全螺纹高强度可截割复合材料锚杆研究与应用
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1 玻璃钢 锚杆在 国 内外 的发展 现状
国外从 2 O世纪 8 0年代开始研 制复合材料 锚杆支护产 品。 2 世纪 9 0 0年代初 , 瑞士 、 加拿大 、 英国等国家先后进行了玻璃钢 锚杆及锚索 的研制。玻璃钢锚杆 已在矿 山巷道 、公路和铁路隧 道、 边坡加 固及岩土工程中得到 了应用。常见的玻璃钢锚杆或锚 索 的 种类 有 : 螺 纹 式 、 仿 全螺 纹式 、 螺 纹 中空 式 。德 国 在 2 全 0世 纪9 O年代中期就研制出玻璃钢锚杆成型机 , 能生产仿螺纹玻璃 钢锚杆和全螺纹 中空玻璃钢锚杆 , 供岩土工程单位使用 。 O世纪 2 9 0年代末 , 澳大利亚生产 出了直径 2 . ml 破断力 达 3 0k 1 i、 5 l 0 N、 剪切力达 10k 2 N的玻璃钢锚杆 。但是 , 这种产 品价格极其昂贵,
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由于国外 的产品价格极高 , 国内煤炭企业无法承受 。而引进 国外技术 , 技术转让费高 , 即使引进 了技术 , 原材料 、 在 设备配件 等方 面也 容易 受 制 于人 。 国内的玻璃钢科研 、 生产单 位经 过多年的研究 和实践 , 已研 制并生产出了多种玻璃钢产品及生产设备 , 应用在 民用 、 矿用等 多个领域。玻璃钢产品的强度 、 表面光洁度指标均满足了用户的 需要 。但将玻璃钢制作成锚杆并应用于煤矿井下仍是一个难题 。 针对西山矿区高瓦斯矿井 、 大断面回采巷道条件下 , 巷帮采 用竹 、 木锚杆支 护存在强 度低 , 抗腐蚀性 差 , 服务年限短 和金 属 锚杆 支护存在人工提前 回收锚杆体费工、 费时 , 影响生产及当采 煤机割煤时 ,截齿与煤壁金属锚杆碰撞易产生火花给生 产带 来 不安 全隐患等问题 ,山 焦煤集 团西 山支护器材开发有限责任 公 司、 西山煤电集团公司技术 中心 、 生产技术处与太原科 技大学 共 同进行 了全螺纹高强度可截割复合材料锚杆研究 。
2 锚杆 杆体生产 技术
21 杆 体 结构 设 计 . 杆体结构设计包括杆体组成结构设计 和杆 体规格确定两方
面。锚杆设计必须满足下列要求 : ①杆体能够承受设计的载荷 ; ②锚杆可以充分搅拌锚 固剂 , 并且可 以提供足够的锚固力 ; ③杆 尾应保证与螺母的匹配 ; ④保证安装的方便 。其 中杆体主体部分 能够承受载荷并完成搅拌锚 固剂 和提供锚 固力 的功能 ;尾部螺 纹段符合锚杆设计要求的锚 固强度。 根据使用要求 和产品性 能 ,课题组设计 了杆体规格型号 系
一
注 : 中“ ” 表 + 号表示优先选 用长度 。 22 全螺纹高强度可截割复合材料锚杆杆体 的原材料选择 . 全螺纹 高强度可截割复合材料锚杆杆体 的原材料选择包括 原 料 和 配 比的 确定 等 。 锚杆 的原料主要有树 脂 、增强材料 、固化材料 和辅料 四大 类 。原料种类和规格型号 繁多 , 原材料 的选择是否合理 , 产品 对 的最终质量影响很大 。因此合理选择原材料既可以保 证产 品性 能, 又能够降低 产品成本 。根据产 品的性能要求和使用环境 , 经 过反复试验改进 。 选定 了合理 的原材料 , 经试 验 , 选定的原材 所 料可以保证产品质量达到设计要求。 基 体 材 料 选 择 反 应 型 阻燃 树脂 ,保证 了 阻燃 效 果 和产 品强 度 。杆体的增强纤维选取 了直接无捻粗纱 ,该产品具有集束性 好, 树脂 浸透速度快 , 制品机械性能优 良等优 点 , 宜于生产玻 适 璃钢锚杆。根据玻璃钢锚杆 的使用要求 。 选择 了能够提高产 品强 度 的氢氧化铝和滑石粉两种填料。根据所选择 的树脂种类 , 选用 了相容性较好的内脱模剂 , 提高 了拉挤成型工艺的效 率 , 并将 内 脱模剂对产品机械性 能的影响降到最低 。选择 的表面涂刷型的 抗 静 电剂 , 决 了玻 璃 钢 锚杆 表 面的 静 电 。 解 锚 杆 制 品 是树 脂 、 强 材 料 、 增 固化 系统 和 辅 料 等 四部 分 材 料 构成 的有机整体 , 原料互相之间的作用关系复杂 , 因此配方对玻 璃钢产品的性能影响很大 。杆体 的配方包括树脂 、 填料 、 增强材 料、 辅料之 间的比例关系和固化系统的配方 , 以及脱模剂的添加 比例 。在确定 了原材料种类和规格后 , 试验确定了各原料的合理 比例 。
科 之 学 友
Fnfieme nd e a r e S nA ts occ u
29o ( 囝 0年6 1 o 月8 )
全螺纹高强度可截割复合材料锚杆研 究与应用
杨乃责
( 西山煤电集团公 司,山西 太原 005 ) 30 3 摘 要 :文章从玻 璃钢锚杆在 国内外的发展现状谈起 ,介 绍 了锚杆杆体 生产技术 和原 料。通过全螺纹高强度 可截割复合材料锚杆在西 山官地 、 东曲矿的 工业性试验 . 证明该锚 杆 不仅满足 了采煤机可截割 问题 , 解决 了原金属锚杆 两帮支护采煤机截割时易产 生火花 , 给安全带来隐患, 而且加快 了工作面推进速度 , 高 了工作面单产; 提 并且强度 高, 支护 效果 好, 能有效控制巷道 变形 , 满足生产需要 , 具有很好 的推广价值 。 关键 词 :全 螺 纹 ; 强度 ; 高 可截 割 ; 合 材料 锚 杆 复 中 图分 类 号 :T 5  ̄ 文献 标 识 码 :A D33. 6 文章 编 号 :0 0 8 3(0 91— 0 8 0 10 — 1620 )8 0 4— 2
达 到 10 , 。 1 元 m
列, 以满足不同条件下产品的使用。杆体规格见下表。
襄 1
d mm / l6 o 0 l8 o o
标称长度 I / mm
2O o 0 22 0 o 24 0 0
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1 8