双锚固快速预应力锚杆技术.docVIP

项目提出的必要性意义 ※ 煤矿巷道顶板95%以上采用树脂锚固剂锚杆，技术比较成熟；其技术缺陷往往被人们忽视。 ※ 其实树脂锚固剂锚杆仍有不足： ◇ 快速安装工艺在安装过程中仍然需要等待树脂锚固剂凝固30秒到1分钟才能上紧螺母。影响施工连续性和工效。 ◇ 锚杆的预紧力只施加到杆体约位置。预应力效果较差。 ◇ 不能即时对围岩施加预紧力。 ◎现有的快速安装阻尼螺母因为阻尼力没有技术要求，厂家和现场都要求较小的阻尼力，这样能快速完成安装却导致锚杆安装预紧力不足，不能达到及时的初锚力。 ※ 新技术双锚固快速锚杆是在技术上能够克服树脂锚固剂锚杆上述缺陷 ◇ 安装过程无需等待树脂凝固时间一次安装到位 ◇ 并施加预紧力到整个杆体长度90% ◇ 安装结束立即对围岩产生锚固力，及时控制围岩达到安全 ※ 双锚固快速锚杆主要应用到复杂大变形巷道支护 ◎自旋锚固头双锚固锚杆成本不增加 国内外煤矿锚杆现状 树脂锚固剂锚杆快速安装现状 树脂锚固剂锚杆已经得到世界各国广泛认可，很少有人对树脂锚固剂锚杆的可靠性质疑。我国现在煤矿井下广泛采用左旋螺纹钢和等强右旋螺纹钢锚杆杆体和树脂药卷锚固剂锚杆，已经解决了我国各种复杂地层的地下工程支护问题。 为了提高树脂锚固剂锚杆的安装功效，人们采用了阻尼螺母实现了树脂锚固剂锚杆的快速安装。使锚杆安装施工大大加快。但由于树脂锚固剂需要一定的凝固时间，使得采用树脂锚固剂和阻尼螺母快速安装工艺在实施过程中仍然需要1分钟左右的等待时间，这会间断工序过程，影响施工工艺的有效发挥。 ◎视觉错位：现在的树脂锚固剂速度快到不等安装到位就凝固 预应力锚杆能很好的改善围岩体的受力特性，比普通锚杆更能很好的解决复杂高地应力煤矿顺槽的支护问题。 为了实现预应力效果，人们从管理和技术方面分别做了一定的努力。 从管理方面，我们要求工作人员在锚杆施工结束后一定时间后对锚杆螺母拧紧。这样的要求经过十数年的实践证明不是有效的。现场工作人员根本不按照这样的规章制度执行。因此，也就使得我们设计的锚杆效果大打折扣。 技术领域发明的快速安装螺母采用锚杆钻机的转动扭矩安装锚杆螺母的方式不但能实现快速安装并且能在安装后1分钟对锚杆施加一定的预应力。对解决复杂情况的煤矿顺槽支护起到了良好的作用。 然而，用锚杆钻机安装锚杆并使锚杆产生预应力仍然存在一些缺陷。目前的煤巷顺槽采用的锚固技术中使用螺纹钢只是在采用快装螺母的情况下安装过程中对锚固剂和孔口之间不到20%的围岩体施加了较小的预紧力。一般煤矿使用的树脂锚固剂锚杆的预紧力主要施加到锚固剂和托盘之间大约500-800mm的岩体，这就无法达到预应力锚杆的有效作用。另一方面，由于单纯追求快速安装而降低了阻尼螺母阻力使得安装预紧力不能达到设计要求。 因此，现有树脂锚固剂锚杆不能实现全长度预应力，而且预应力较低，不能满足围岩初期锚固力的控制要求。 现有树脂锚固剂锚杆缺陷分析 锚固段不能施加预应力。为了达到最大限度的控制围岩，一般要求锚固段较长时。这样就使得锚杆自由段减小，一般只有500mm左右。因此，预应力作用区域较小，效果欠佳； 快速安装螺母不满足技术配套。由于现场施工人员单独追求快速效果，要求制造厂家设计制作扭矩小于80Nm的阻尼螺母，因此，快速安装工艺只是保证了快速效果，却导致扭矩不满足技术要求。安装预应力达不到要求。 松软高应力围岩解决的关键是实现较长的锚固或是全长锚固，而全长锚固锚杆基本不能达到预应力效果。 锚固剂没有取得初凝锚固就立即施加预紧力而达不到设计效果。施工过程中熟练操作者愿意使用超快锚固剂，这样一来钻工就可以少使用锚固剂（人为减少了锚固长度）并快速搅拌，这样就能够使快速安装螺母提前捅破阻力膜，达到快速安装，而结果是实现了快速却失去预应力作用。 树脂锚固剂锚杆快速安装过程需要等待30-60秒凝固才能拧紧螺母完成安装。正常的安装工艺要求锚固剂搅拌完成后等待树脂初凝，如果阻尼螺母阻尼力满足了设计要求，就必然满足不了施工快速，影响施工连续性。 一些进步技术 为了解决上述树脂锚杆存在的技术缺陷，一些国家和科学家采用了一些比较有效的措施。 技术方案： 托盘制成张拉追口替代螺母。 一些技术措施是将锚杆螺母装置改为锥形扣，通过张拉千斤顶实现预应力。这样的锚杆结构复杂，不能实现快速安装，材料成本较高。 利用机械锚固和树脂锚固剂结合的方式。 这类技术是以继续涨壳原理在锚杆端头增加一个涨壳锚固体，在树脂锚固剂锚杆施工安装过程中，端头的涨壳首先膨胀形成初锚固力，而后树脂锚固剂凝固再增强了锚固效果。 本项目技术是通过在锚杆杆体端部加工一个自旋锚固头并配合复合钻孔来实现快速预应力的。其作用原理简单直观，生产成本底，施工快速方便。见第3节快速预应力锚杆解决方案。 自旋快速预应力锚杆解决方案 为了解决上述锚杆安装过程中需