一种锚杆锚固剂及使用其进行锚杆支护的方法技术

一种锚杆锚固剂，属于矿井井巷的锚杆支护技术。它由如下重量配比的原料组成：快硬硫铝酸盐水泥４００～６００重量份，细砂４００～６００重量份，萘系减水剂３～７重量份，铝酸盐熟料促凝剂１２～１８重量份、水１２０～１６０重量份。使用该锚杆锚固剂进行锚杆支护的方法，包括在井巷内钻出锚杆安装孔，对锚杆采用从孔底到孔口的全长粘结锚固，锚杆在无旋转状态下由单体锚杆机或风煤钻顶入填充锚固剂的锚杆安装孔中实现锚固。该锚杆锚固剂具有锚固强度高，施工作业方便，生产成本低的特点，其成本仅为树脂锚固剂的３０～５０％左右。使用锚杆锚固剂进行锚杆支护时，采用常规的井下掘进机具即可完成，并能有效保护锚杆安装孔的孔壁结构不会遭到破坏，提高了锚固强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿井井巷的锚杆支护
，尤其涉及煤矿矿井巷道的全长锚杆支护的新方法及其所使用的锚固剂。
技术介绍
目前，井巷支护已广泛推广应用锚杆支护。在锚杆支护中，起粘结锚固作用的材料称为锚固剂。现有的锚固剂由树脂胶泥和固化剂两部分组成，树脂胶泥主要由不饱和聚醚树脂、填料和化学助剂组成，化学助剂组成，固化剂一般选用过氧化物聚合引发剂和其他化学助剂组成。树脂胶泥和固化剂按一定比例封装于一只相互隔绝的聚酯薄膜袋内，平时封存于药卷内的两种糊状化学物质互不接触不会固化。使用过程中，在钻好的眼孔内放置的树脂药卷被旋转的杆体通破，将两种物质搅拌混合，随即产生化学反应，使树脂胶泥固化，把锚杆杆体与煤、岩体粘结在一起。安装锚杆时，先将树脂锚固剂放入钻好的锚杆安装孔中，使用锚杆机或风煤钻将锚杆杆体旋进眼孔。旋转过程中，先将树脂锚固剂放入钻好的孔中，将树脂锚固剂的树脂胶泥与固化剂搅拌混合，随即产生聚合反应，使胶泥固化，把杆体与煤、岩体粘结在一起。树脂固化剂将锚杆杆体锚固于锚杆安装孔内后，螺紧杆体尾部垫板，即可承载。在煤矿矿井深部煤巷锚杆支护中，煤巷两帮是支护的重点，按照锚固约束层支护原理，煤帮应采用从锚杆安装孔孔底到孔口的全长粘结锚固。在这一情况下，虽然树脂锚固剂具有很好的锚固加强效果，但选用树脂锚固剂存在如下问题首先锚杆安装的施工比较困难。顶板锚杆可以使用单体锚杆机搅拌药卷并安装锚杆。但帮锚杆一般只能用风煤钻搅拌安装，当锚固长度达1.8m时，使用风煤钻扭距较小，无法安装锚杆。目前还没有其他安装机械可供使用。其次使用树脂固化剂进行支护的成本较高。由于使用全长锚固，树脂药卷用量很大，每孔药卷成本费达7元左右，造成巷道锚杆支护的费用昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锚杆支护的新方法，方便施工并提高锚固性能。该锚杆支护方法所使用的锚固剂具有锚固性能优越、成本低的优点。本专利技术采用的技术方案如下一种锚杆锚固剂，其特征在于它由如下重量配比的原料组成快硬硫铝酸盐水泥400～600重量份，细砂400～600重量份，萘系减水剂3～7重量份，铝酸盐熟料促凝剂12～18重量份、水120～160重量份。该锚杆锚固剂的具体由如下重量配比的原料组成快硬硫铝酸盐水泥500重量份，细砂500重量份，萘系减水剂5重量份，铝酸盐熟料促凝剂15重量份、水140重量份。所述的细砂为黄砂或建筑用细砂，平均粒径为0.25～0.35mm，细度模数为2.2～1.6。所述的萘系减水剂包括β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐、甲基萘磺酸钠盐、萘磺酸钠盐或多萘磺酸钠盐。所述的铝酸盐熟料促凝剂为铝酸钠水泥。使用该锚杆锚固剂进行锚杆支护的方法，包括在井巷内钻出锚杆安装孔，其特征在于对锚杆采用从孔底到孔口的全长粘结锚固，锚杆在无旋转状态下由单体锚杆机或风煤钻顶入填充锚固剂的锚杆安装孔中实现锚固。所述的锚杆安装空的深度为1.5～2.0m。该锚杆锚固剂采用快硬硫铝酸盐水泥和细砂为基料，并加入减水剂和促凝剂，在满足锚固强度的条件下提高锚固的效率。快硬硫酸盐水泥是以适当成分的生料为原料，经煅烧得到以无水硫酸铝钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，然后加入适量石膏和0～10％的石灰石碾细制成的早期强度高的水硬性凝胶材料。快硬硫铝酸盐水泥具有不干缩的特点，加入细砂可以提高牢固度并节省快硬硫铝酸盐水泥的用量。选用过筛黄砂或者建筑用细砂、黄砂等。促凝剂能使水泥速凝固，达到早强的目的。减水剂能显著地改善混凝土的某些特性化学物质。能大量减少水的加入量；提高混凝土的强度、耐久性能；改变混凝土的流动性能，增加其可操作性。本专利技术使用的萘系减水剂为高效减水剂。在井巷进行锚杆支护时，如果使用树脂锚固剂进行锚固，则锚杆在安装时必须旋转进入，这会对锚杆安装孔壁造成破坏，影响锚固效果。本专利技术的锚杆支护方法可采用常规的井下掘进机具风煤钻即可进行锚杆的安装。本专利技术的专利技术人同时专利技术了一种锚杆安装器，该锚杆安装器包括连接动力钻的直杆型旋转部和连接锚杆的直杆型顶进部，所述的直杆型旋转部的前端为与动力钻配合的尾部，后端沿轴心开设有圆柱形盲孔；所述的直杆型顶进部的前端为与旋转部后端的圆柱形盲孔配合的圆柱体形，圆柱体形的直径略小于所述圆柱形盲孔的孔径，顶进部的后端沿轴心开设有与锚杆端部配合的盲孔。该锚杆安全器的直杆型旋转部的作用是对直杆型顶进部产生顶进锚杆的作用力，直杆型顶进部将直杆型旋转部的旋转作用力转化为垂直的推进力，使锚杆在非旋转状态下顶进锚杆安全孔并和水泥组合物锚固剂压密充实。该锚杆安装器能够适应新锚固剂的需要，有效的杜绝了锚杆旋转对锚杆安装孔孔壁的破坏，提高了锚固力。它可以适用于各种矿井的井巷锚杆支护作业中锚杆的安装。本专利技术的有益效果在于，该锚杆锚固剂具有锚固强度高，施工作业方便，生产成本低的特点，其成本仅为树脂锚固剂的30～50％左右。使用锚杆锚固剂进行锚杆支护时，采用常规的井下掘进机具即可完成，并能有效保护锚杆安装孔的孔壁结构不会遭到破坏，提高了锚固强度。附图说明图1是3217W运输巷1#表面位移曲线图；图2是3217W运输巷2#表面位移曲线图。具体实施例方式下面结合实施例、应用例和对比例对本专利技术作进一步的阐述。实施例1按下列重量配比取原料并搅拌混合得到锚杆锚固剂的砂浆标号为525#的快硬硫铝酸盐水泥500千克，20目筛分的细砂500千克，上海产MIGHTY 100β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐减水剂5千克，铝酸钠水泥促凝剂15千克、水140千克。对该锚杆锚固剂砂浆进行各项性能检测，其物理力学性能数据见表1。表1锚杆锚固剂砂浆的物理力学性能指标 对该锚杆锚固剂与不同类型岩石间的粘结强度进行检测，测定结果见表2。表2锚固剂与岩石之间的粘结强度 对该锚杆锚固剂与螺纹钢间的粘结强度进行检测，测定结果见表3。表3锚杆锚固剂与螺纹钢的粘结强度 *上表中，M20是指该锚固剂锚固在直径20mm的杆体上产生的粘结强度。将该锚杆锚固剂做成试件，固化后进行抗压轻度试验，得到的实验数据见表4表4锚杆锚固剂的试件抗压强度试验数据 以山东省新汶矿业集团协庄煤矿的3217W运输巷为锚杆支护试验地点进行井巷支护作业，先在巷道两帮打出1.8m深度的锚杆安装孔，将锚杆锚固剂填充入锚杆安装孔中，再用风煤钻和不旋转锚杆的锚杆安装器进行锚杆的无旋转安装，在风煤钻的旋转顶进力的作用下，将锚杆在非旋转状态下顶入锚杆安装孔中，使锚杆安装孔壁、锚固剂和锚杆粘结在一起。选取六处作为锚杆锚固强度的检测地点并进行编号，在不同时间检测到的抗折强度和抗压强度数据见表5。表5锚杆锚固剂现场强度试验数据 实施例2按下列重量配比取原料并搅拌混合得到锚杆锚固剂的砂浆标号为425#的快硬硫铝酸盐水泥600千克，20目筛分的细砂400千克，上海产MIGHTY100-萘磺酸甲醛缩合物钠盐减水剂7千克，铝酸钠水泥促凝剂12千克、水160千克。以新汶矿业集团协庄煤矿的3217W运输巷进行井巷支护作业，先在巷道两帮打出1.8-2.0m深度的锚杆安装孔，将锚杆锚固剂填充入锚杆安装孔中，再用风煤钻和不旋转锚杆的锚杆安装器进行锚杆的无旋转安装，在风煤钻的旋转顶进力的作用下，将锚杆在非旋转状态下顶入锚杆安装孔中，使锚杆安装孔壁、锚固剂和锚杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锚杆锚固剂，其特征在于它由如下重量配比的原料组成：快硬硫铝酸盐水泥４００～６００重量份，细砂４００～６００重量份，萘系减水剂３～７重量份，铝酸盐熟料促凝剂１２～１８重量份、水１２０～１６０重量份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张京泉，高杰，刘兆伟，
申请(专利权)人：张京泉，高杰，刘兆伟，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]