可回收锚杆调研报告

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可回收锚杆调研报告
顺翔科技发展有限公司二0一一年八月
调研情况介绍
金属锚杆在国内外的矿山巷道、隧道及地下工程支护中得到广泛应用。

目前,金属锚杆90%以上都是采用粘结式锚固技术,以树脂锚固为主。

现在大量使用的锚杆在设计之初都是采用了永久锚固方式,没有考虑回收问题。

按照去年我国煤炭产量30亿吨,巷道掘进率100m/万吨计算,我国煤矿每年需新掘巷道约3万公里,每年使用锚杆应该在2~3亿套。

常规的锚杆大都被作为一次性消耗材料,极少回收复用,造成大量的钢材被遗留在井下。

同时,用于巷道采煤帮支护的锚杆还会影响采煤机割煤,带来安全隐患。

再有对放顶煤开采来说,不能拆卸的锚杆锚索,还会降低工作面端头的放煤率。

同时,在国家目前大力倡导矿山的绿色开采,对节能减排有着具体的要求和考核指标,研究锚杆的回收利用技术,研制可回收金属锚杆是一个切实可行的课题,具有良好的社会效益和经济效益。

但由于施工条件或机具配套问题,我国的可回收锚杆的研制及推广还处在一个比较低的水平,并没有大规模的工业化应用。

目前,可回收锚杆的形式大概有三类:(1)组合式;(2)涨壳式;(3)螺旋式
我们分别对这三类锚杆的结构及优缺点进行介绍:
一、组合式(部分树脂锚固)
组合式锚杆原是为在低矮巷道中施工长锚杆所设计,通过这种结构可以在低矮巷道中施打锚杆长度大于巷道高度的锚杆,并且该组合式锚杆还可以代替短锚索使用,不但施工工艺简单,施工可靠性高,可回收工艺简单可靠。

该锚杆如果替代锚索使用,具有施工简单,经济上及工艺上具有良好的可行性。

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1—连接件;2—定位销;3—锚杆下节;4—球形托盘;5—塑料垫圈;6—平垫圈;7—锚杆墩头
图1 组合式锚杆结构形式
将组合式锚杆作为可回收锚杆使用,同样具有技术及工艺上的可行性。

①施工工艺简单,与现有树脂锚杆的施工工艺基本相同,不存在施工障碍。

②除前端树脂锚固段不能回收外,其余部分可回收率高,而且复用的可能性大。

按照锚固段0.6~0.8m,锚杆长度2.0~2.4计算,可回收率可达到60%~67%。

③不但能保证锚杆支护的预应力,也能保证施工可回收锚杆的支护强度。

④组合式锚杆的加工工艺简单,具有工业化应用推广的前提。

二、涨壳式(机械锚固)
涨壳式锚杆(机械锚固)作为可回收锚杆,从工艺上讲具有可行性,但实际应用中对施工工艺要求较高。

目前有两种涨壳式锚杆,一种是塑料涨壳,再一种是钢涨壳。

1-内楔块;2-外涨壳
图2 钢涨壳示意图
钢涨壳由内楔块和外钢涨壳组成,工作时由锚杆带动内楔块向外移动,从而涨开外钢涨壳压紧岩壁,达到锚固的目的。

此类锚杆安装迅速,不需要等待锚固剂凝固时间,锚固强度相对较高,适合于巷道围岩硬度较高的条件。

图3 塑料涨壳示意图
图4 塑料涨壳锚杆实物图
塑料涨壳由内椎体和外塑料涨壳组成,工作时由锚杆带动内椎体向塑料涨壳内移动,从而涨开外塑料涨壳压紧岩壁,达到锚固的目的。

此类锚杆锚固力低,不适用于高地压巷道,同时塑料涨壳锚杆对施工工艺要求较高,否则容易造成锚杆脱锚失效,适合于巷道围岩硬度较高的条件。

三、螺旋式(摩擦锚固)
螺旋式锚杆作为可回收锚杆设计,但是在实际应用过程中,主要作为破碎围岩巷道锚固来用,没有作为可回收锚杆来使用。

如果巷道围岩变形较大,该锚杆会随着变形,此时锚杆回收难度大,回收率低。

图5 螺旋锚杆示意图
螺旋锚杆主要由带螺旋丝的杆体及紧固件组成,工作时将螺旋锚杆旋入钻孔内并紧固,达到锚固支护的目的。

此类锚杆对围岩硬度要求较高,适应于软弱围岩,同时锚杆对施工工艺要求较高,否则容易造成锚杆脱锚失效。

综上分析,可回收锚杆必需要具有足够的锚固强度和锚固的可靠性。

由于组合式锚杆采用的是具有高可靠性的树脂锚固,施工可靠性有保障,而且施工简单,回收工艺简单可靠。

建议组合式锚杆为可回收锚杆的研发试用首选。