【物探方法】解决树脂锚杆锚固剂锚固不牢的措施
栏目:美咖网络动态 作者:物探小二发布时间:2020-08-28浏览次数:
1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。

1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。

  巷道开掘后,巷道围岩中应力状态由原来的三向应力变成二向应力,顶板下位岩层受水平应力作用,岩层容易失稳破坏,锚杆的作用就是在失去一向应力向上,给岩层提供一个约束力,来提高岩石强度,使岩层形成能承载的支护结构,对岩体的加固作用主要体现在:

  (1)锚杆与岩体组合在一起,提高了岩石的抗变形能力,增强了岩体的整体性,提高了岩体承载作用。

  (2)由于锚杆的抗拉作用,当锚杆穿破碎岩石,深入稳定层中,对不稳定岩层起悬吊作用。

  (3)由于锚杆抗剪作用对岩层离层产生一定阻碍作用,增强了岩层间摩擦力,阻止岩层相对位移,使各岩层形成组合梁作用。

4树脂锚杆锚固剂使用时锚固不牢原因分析

  树脂锚杆锚固剂锚固不牢主要两点:树脂锚固剂失效因素和预应力锚杆的锚固失效因素。

  1.树脂锚固剂失效因素分析

  (1)搅拌时间控制。树脂锚固剂充分搅拌均匀后进行化学反应,并通过逐渐固化,体积有微量收缩,伴随着热效现象,当开始固化瞬间锚固剂不能受外力搅拌,否则会彻底破坏了锚固剂的力学现象,形成碎砾状固化颗粒,没有粘结力,造成锚固失效。

  (2)水对锚固剂的影响。树脂锚固剂是一种不溶于水的化学物质,当锚固剂中混入水后,在固化过程中,水由重力作用从胶泥中渗出,固化体中形成很多大小不等的细小气孔,这种气孔减少了锚固剂抗拉强度,抗弯强度,弹性模量和粘结力,经水侵泡,锚固剂逐步老化,造成失效。

  2.预应力锚杆的锚固失效因素分析

  (1)油脂对锚固剂影响,树脂锚固剂不溶于油脂,锚杆杆体表面由于制造过程中,被油脂污染、降低锚固剂的粘结强度,造成锚固失效。因此应该严格控制杆体中油脂含量。

  (2)合理的安排锚杆间距,排拒,材质,直径对锚杆支护效果起着决定性作用。

  (3)钻孔直径,钻孔大,搅拌锚固剂时从钻孔中流出,造成锚固剂固化疏松,减少粘结强度,减少锚固力。钻孔小,锚杆对锚固剂搅拌困难,难以推进药卷至钻孔底,甚至途中固化。

  (4)“手套效应”锚固剂直径大于杆体直径,杆体插入药卷中,没能搅破外包脱而固化,药膜将孔壁与固化剂完全分开造成失效。

  (5)安装后应从杆体尾部螺纹施加不小于100N的预应力,保证顶板有足够承载能力,随着地质变化,螺母疏驰,造成预应力损失,导致失效。因此定期紧固螺母保持设计预应力。

5采用以下安装操作工艺措施达到锚固效果良好

  1.为便于锚杆安装,钻孔深度应比锚杆长度减少60~80mm。

  2.锚杆孔打好后,安装锚杆前应用高压风清除孔内浮尘及积水。

  3.根据钻孔直径及锚杆长度选择锚固剂的规格、型号及支数。

  4.利用锚杆杆体将锚固剂缓慢送入孔底,然后启动搅拌机带动杆体旋转,将杆体匀速推进到孔底,将锚固剂两种成分混合搅拌,起到锚固作用。搅拌机转速≥150转/分钟,搅拌时间按规定时间≥15s操作。严禁在锚固剂未送到孔底的情况下开动搅拌机。

  5.搅拌结束后,在等待时间段不得使杆体移动,以确保锚固质量。

  6.满足等待规定时间后,即可上托板柠紧螺帽,达到乘载时间后,即可达到锚固力。

6结论

  由于树脂锚杆支护受多种因素影响,为达到锚杆对周围岩体的有效支护目的,设计时不仅要考虑地质构造,还要考虑外在因素影响。特别保证树脂锚固剂的质量到达合格要求。同时在锚固设计中基本采用经验,半经验方法,锚杆与围岩体相作用理论等,各种锚杆的应力传递规律,锚杆与其他构件相作用等方面依然存在大量的不确定。在我们矿井按照实际,综合评价,总结经验,采取新型安装操作工艺措施后达到锚固效果良好,并在我局各矿井应用推广。以使锚杆锚固支护达到完美,实现安全终极目标。




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