树脂锚杆支护的安全技术研究.ppt

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1、树脂锚杆支护的安全技术研究江以德淮南矿业集团合成材料公司（安徽淮南232046）[摘要]随着树脂锚杆支护在煤炭企业的推广和应用，有必要建立科学的理论体系，规范设计、施工和工程监督，进一步提高巷道锚杆支护率和支护技术水平，确保煤炭安全生产。[关键词]锚杆强度，锚固强度，充填系数K，锚环S树脂锚杆支护技术是20世纪70年代美国杜邦公司的成熟技术，这项技术迅速在西德、美国、澳大利亚、英国推广应用。1985年淮南合成材料厂首家引进美国杜邦公司的技术和设备，在煤炭科学研究总院及煤炭部有关司局大力支持协作下，我们在全国推广使用锚杆锚固剂支护技术，

2、并参与编写了树脂锚杆MT146标准和一系列设计、制造、安装、使用规范规程，为树脂锚杆支护安全技术在我国推广应用、提高锚杆支护率，打下了牢固的技术基础。1树脂锚杆在淮南矿区的使用随着市场经济体制的建立，煤炭企业对成本控制和工作效率的意识不断增强，煤科总院、局科研所、合成厂联合于1991年首先在局内推广使用岩巷小孔径树脂锚杆支护，并研究高强锚杆近年来出现的一些问题，如老顶分离、底鼓、两帮严重位移、垮棚等，严重威胁煤矿的安全生产。因此，加强树脂锚杆支护安全技术学习与研究，及时准确地诊断、处理问题，稳步推进和提高锚杆支护水平，是当务之急。2树

3、脂锚杆锚固设计规范2.1树脂锚固剂树脂锚固剂由不饱和聚脂树脂、填料与助剂组成，固化后力学技术指标为：抗压强度886kg/cm²；抗弯强度270kg/cm²；抗拉强度114kg/cm²；比重1.8-2.2g/cm³；收缩率0.54%-0.64%；弹性模量1.62×10-1.73×105kg/cm²；允许粘结应力20kg/cm²。锚固剂是二级易燃品，要求在20℃环境暗室存储。固化速度由固化剂等成分配比进行调整，直径和长度可根据施工需要制作。2.2树脂锚杆2.2.1定义树脂锚杆是以不饱和聚脂树脂为本体的锚固剂把杆体与孔壁胶结为整体的一种锚杆

4、。锚杆由杆体、托板、螺帽和档圈组成。树脂锚杆的设计应考虑岩石情况、打孔深度、巷道压力、支护方式和采用的锚固剂型号。2.2.2结构形式设计锚杆时，要使杆体有利于在孔内搅拌锚固剂，使之混合均匀和密实，因此，树脂锚杆的结构有以下几种：扁头搅拌型；无纵筋、齐头、左螺纹搅拌型；左旋麻花导向搅拌型；无纵筋、左螺纹、斜头搅拌型。左旋麻花状导向型锚杆实际上是左螺旋叶面推进搅拌器，能更有效地搅拌锚固剂，使树脂、固化剂和填料混合均匀。以保证固化体达到设计的理化技术指标。锚杆也能更好地避免产生“手套效应”。锚杆的强度，包括螺纹屈服强度、螺帽抗拉强度、托盘抗

5、压强度、杆体屈服强度四大要素的强度，评价锚杆强度应取四大要素强度最小值。2.2.3锚杆的分类根据国家煤炭安全监察局召开的锚杆专业研讨会和中国矿大康红普博士的论文，一般按F（屈服载荷）大小把锚杆划分为四大类：F≤100kN为低强锚杆100kN

6、以产生适量的弹性延伸，以保护尾部螺纹不被破坏。2.3树脂锚杆锚固设计锚杆的强度是根据地应力大小来设计的，杆体强度应选取安全系数A≥1.5。锚杆长度=松动圈×1.5。算例：某矿巷道松动圈重力为80kN，采用锚杆支护，计算有关参数。选取杆体强度（屈服强度）：F1=80×1.5=120kN；选取杆体直径D1：目前普通采用20MnSi材质，屈服强度P1=350MPa。由（π／4）D1×P1≥F1,得（π／4）D1×（350／9.8）≥12000，故D1≥20mm；根据巷道松动圈情况，顶部锚杆长度选取2500mm；选取锚固长度L1：根据力学原理

7、：D1πL1[τ]≥F式中[τ]----锚固剂许用粘结力，20kg/cm²。所以，L1≥F/D1π[τ]=12000/（20×3.14×20×10-2）=955mm。选取钻孔直径D2：杆体和孔壁之间所需锚固的厚度，习惯称为锚环S，这个参数是锚杆支护中影响锚固强度的一个重要技术指标。S≤5mm，锚环太薄，胶泥与杆体的粘结强度不能达到设计要求，同时也影响胶泥与孔壁的粘结强度；锚环S太厚，则浪费锚固剂。根据试验分析，10mm≥S>5mm是合理的。考虑到钻头直径国标系列为28、30、32mm等，在煤巷使用锚杆支护钻孔可取32mm。选取锚固剂型

8、号：已知锚固长度L1=900—1000mm，为简便计算，取1000mm，锚杆直径D1=20mm，钻孔直径D2=32mm，锚固剂直径=28mm（一般比孔径小3—4mm），按照填充体积的原理（L´代表锚固剂长度）πD3²L´