浅析树脂锚固剂在煤矿中的应用(方明灿)

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1、浅析树脂锚固剂在煤矿中的应用方明灿（淮北矿业股份有限公司杨柳煤业；安徽淮北，235119）［摘要］本文浅析树脂锚固剂的发展与应用情况，简介树脂锚固剂的分类及其特性、应用的技术参数要求、生产技术与应用，以及支护效果分析等。［关键词］树脂锚固剂；性能参数；效果；煤矿巷道支护1引言树脂锚固剂的开发应用从1975年就开始了，如今已形成了富有技术特色与一定工业性生产的规模，其应用随着锚固方式的不同，应用的形式也不同。从锚固阶段、小钻孔全锚树脂锚固阶段，发展到树脂锚注结合阶段。随着矿井开采深度的衍生衍生延伸，除采用普通药卷式树脂锚杆锚固

2、外，还采用了高强度树脂锚杆锚固和树脂注浆技术，使得树脂锚固剂的应用范围在不断拓展。2树脂锚固剂的分类及其特性就煤矿常用的树脂锚固剂来说，主要分三大类，即不饱和聚酯树脂、环氧树脂和聚氨酯锚固剂。1）不饱和聚酯树脂类锚固剂。它是用不饱和聚酯树脂，由不饱和二元酸（或酸酐）、饱和二元酸和二元醇，经缩聚反应而成的。其分子结构上带有酯键和不饱和双键，将它和活性单体（如苯乙烯）混溶后，即为不饱和聚酯树脂。在过氧化物固化剂的作用下，不饱和聚酯和单体发生共聚反应，生成体型的不熔、不溶的热固性聚合物。而不饱和聚酯树脂类锚固剂的成分为不饱和聚酯树

3、脂、固化剂、促进剂、触变剂和填料。这类锚固剂具有固化速度快，适应性强（耐水、耐腐蚀，对温度条件要求不高），固化速度可调范围大和成本低等优点。强度虽略比环氧树脂类锚固剂小，但完全能够满足在煤矿等加固工程的需要。用于煤矿巷道支护、加固充填、边坡稳定及其它隐蔽工程等，较为适宜。煤矿应用最多、量最大。2）环氧树脂类锚固剂。它是用双酚A型环氧树脂（二酚基丙烷）和环氧氯丙烷在氢氧化钠碱性介质存在下缩聚成的线性高分子聚合物树脂。而锚固剂用环氧树脂通常选用E-44、E-42、E-35等牌号产品。此锚固剂的组成为：环氧树脂、固化剂、增塑剂、促

4、进剂和填料。具有强度大，粘结效果好，固化速度可调，便1于储存等优点。但是，耐水性差（需在比较干燥的场合使用），固化速度相对较慢，成本较高。在煤矿主要应用于地面建筑加固、设备基础安装以及结构件修复等场合。3）聚氨酯类锚固剂。它是由聚氨酯（双组分）构成：多异氰酸酯和聚醚（或聚酯），在催化剂作用下，多异氰酸酯中的活性基团与聚醚（或聚酯）中的羟基或与水等发生化学反应，生成具有一定强度的体型聚合物。树脂锚固剂，可用聚氨酯先制成预聚体，然后在催化剂作用下交联固化，形成固结体。这类锚固剂一般由多异氰酸酯和聚醚（或聚酯）、催化剂、发泡剂和填

5、料（或不含填料）等组成。其优点是耐水性强，渗透性好，固化时体积膨胀和固化速度可调等。但是，强度较低，适用范围受限制。主要应用于煤矿松散煤体、破碎围岩的加固充填、超前加固、防止底鼓等场合。3应用技术参数要求原煤炭工业部发布的《树脂锚杆、锚固剂行业标准》（MT146.1-1995），规范了树脂锚固剂在煤矿中的应用。主要有以下几点：①树脂锚固剂的凝胶时间和固化时间。规定：CK型凝胶时间为0.51min，固化时间≤5min；K型凝胶时间1.5-2.5min，固化时间≤7min；Z型凝胶时间36min，固化时间≤12min；M型凝胶时

6、间10-20min，固化时间≤30min。②树脂胶泥稠度≮1.5cm。③在20-25℃环境温度条件下，不同类型锚固剂在规定的龄期，抗压强度≮40Mp，锚固力≮50Mp。④有效期≮3个月。再者，树脂锚固剂固化后要有抗水、抗酸、抗碱、抗盐卤能力，并有抗疲劳、抗老化能力，特殊情况下还应有绝缘能力。4树脂锚固剂的生产技术与应用4.1树脂锚固剂的生产1）生产技术。制袋机、研磨机、固化剂灌装机、胶泥搅拌机、胶泥灌装机、卡扣机、计量仪器和检验设备等为树脂锚固剂的生产设备。生产程序：树脂、促进剂、触变剂和填料作为A组分，固化剂作为B组分，将

7、A，B两个组分装入彼此隔离的同一袋囊中，然后用卡扣机封口后，即可包装待用。2）成品的分析检验。对于树脂锚固剂成品的分析检验来说，所需的器材为：万能材料试验机、台秤、锚杆拉力计、温度记录仪、水泥稠度计、天平、聚酯薄膜和游标卡尺等。检验内容：①树脂胶泥凝胶时间的测定；②树脂药包长度和直2径的测量；③树脂药包中胶泥和催化剂比例测定；④树脂胶泥稠度测定；⑤凝胶时间测定；⑥抗压强度测定；⑦锚固力测定。4.2树脂锚杆的应用1）树脂锚杆设计。我矿某掘进巷道，沿煤层底板掘进，煤体松散破碎，巷道地应力较大，最大水平主应力达13.3MP。应用树

8、脂锚固剂设计加固巷道，考虑到掘进过程中设备的尺寸、通风要求和巷道围岩变形的预留量，设计巷道断面呈矩形，尺寸见图1。巷道支护初步设计为：采用树脂加长锚固锚杆组合支护系统，并进行锚索补强。顶板支护：锚杆杆体为20#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2.4m，树脂加长锚固，采用2支锚固剂，1支规格为K23