【doc】 巷道围岩渗水对树脂锚杆锚固力的影响性分析

【doc】 巷道围岩渗水对树脂锚杆锚固力的影响性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 巷道围岩渗水对树脂锚杆锚固力的影响性 分析 总第116期 2005年第12期 西部探矿工程 WEST—CHINAEXPL0RAT10NENGINEERING seriesNo.116 Dec.2005 文章编号:1004--5716(2005)12—0195—03中图分类号:TD353.6文献标识码:B 巷道围岩渗水对树脂锚杆锚固力的影响性分析 刘备荒,刘超 (河南神火煤电股份有限公司新庄煤矿?河南永城476600) 摘要:在围岩渗水严重的巷道,进行树脂锚杆的锚固时,锚固力往往低于理论计算值,其可靠性难以保证.结合现场 和实验室试验,对树脂锚杆锚固时,钻孔内有流水和钻孔内有积水条件下锚固力的影响进行了分析,并结合现场应用, 提出了在此条件下提高锚固力的一些途径. 关键词:树脂锚杆;锚固剂;围岩渗水;锚固力 1概述 矿井井下的条件是复杂多变的,河南省的永城,平顶山,鹤壁 等矿区,井下局部地段的巷道经常会不同程度地出现顶板淋水 和两帮涌水的现象.在此种条件下采用树脂锚杆进行锚固时,锚 杆的锚固力往往低于理论计算值. 目前,在这方面的研究国内还未见相关报道[][2][3][][7].在 巷道围岩渗水严重的条件下,要提高树脂锚杆锚固力的可靠性, 首先要弄清水对树脂锚杆锚固力的影响程度. 2现场实测 神火煤电股份有限公司位于河南省永城市,其下辖新庄矿 主采煤层为山西组二煤层,平均厚度为3.17m,顶板砂岩含水. 实测试验巷道东11201皮带顺槽全长1200m,在掘进时普遍有 水,巷道内最大涌水量为120m3/h.现场采用MU一2O型锚杆 拉力计对巷道顶板锚杆的锚固力进行了随机测试.测试时,取锚 杆附近顶板单位面积的淋水量作为水量比较值. 根据测试的数据绘制锚杆拉拔力与钻孔附近流水量之间的 关系曲线图见图1. 会 皤 . 0200,4OO6o08001000 钻孔附近水流量Q(ml/mins?m2) 图1锚杆拉拔力与钻孔附近水流量的关系曲线图 由测试结果可以看出: (1)拉拔力随着顶板的淋水量增大而有所降低,但并非呈简 单的递减规律. (2)在一定的顶板淋水条件下,只要操作得当,树脂锚杆的 锚固力是能够保证的. (3)但是当顶板淋水量较大时,锚固力下降较多,如图1,当 顶板淋水量为900mL/n~n?mz时,锚固力下降约3O以上. 3实验室试验 由现场发现,巷道围岩渗水对于钻孔存在孔内有流水和有 积水两种可能,实验室试验对这两种不同的情况进行了模拟试 验. 3.1实验器材 (1)模拟钻孔:试验采用钢管模拟钻孔.模拟孔内有积水 时,钢管的一端被焊接封闭;模拟孔内有流水时,在钢管的封闭端 底部钻有均匀的流水小孔.钢管直径选用j2『28mm(内径),长度 为200mm. (2)实验锚杆:采用j2『20mm的无纵筋左旋螺纹钢锚杆,长 度为280mm.锚杆的螺纹端加工有一段长20mm,j2『12mm的等 截面圆杆,便于电钻夹紧锚杆进行锚固. (3)锚固剂:采用新利达公司生产的不饱和树脂药卷. (4)锚固锚杆时采用电钻,试验采用ZY一1O型数显式锚杆 接拔计.此外还有用来试验的接水管路和试验平台等. 3.2试验过程及结果 (1)模拟钻孔有流水的情况.将带有截止阀的接水管路与 带有4~:fL的模拟钻孔相连接,并将其固定在试验平台上.试验 时,打开截止阀,让定量的水流出,记录此时的水量值,在模拟钻 孔内放入试验树脂药卷,然后用电钻将锚杆锚入模拟钻孔内. (2)模拟钻孔有积水的情况.将无小孔且封闭了一端的模 拟钻孔固定好在试验平台上,在模拟钻孔内放入试验树脂药卷, 用量筒量取定量的水倒入模拟钻孔内,纪录倒入的水量值,用电 钻将锚杆锚入模拟钻孔之内. 所有锚固的锚杆经过1h后,采用ZY一1O型数显拉拔计对 锚杆进行拉拔试验. 试验测得锚杆拉拔力与模拟钻孔内流水量的关系曲线见图 2,锚杆拉拔力与模拟钻孔内积水量关系曲线见图3. 由图2可以看出,当模拟钻孔有流水时,树脂锚杆的锚固力随 着模拟钻孔内的流水量增加总体趋势是下降的.当流水量在 240mL/min以下时,锚固力受到较小的影响,锚杆的锚固力能保持 在9O以上;当流水量大于600mL/min小于180OraL/rain时,锚 杆的锚固力只能保持在2O左右,树脂锚杆的锚固力很小,当模 如粕???如0 196 西部探矿工程Dec.2005 No.12 ,.,3o 羞25 2o 辎15 耋:帮0 030060o9o0120o1500180o 钻孔内流水量(ml/柚in) 图2拉拔力与模拟钻孔内流水量的关系曲线 拟钻孔的流水量大于180OraL/rain时,由于水流量大或水压很大, 水会将树脂胶泥全部冲出,锚固试验不能够进行,锚固力为0. 由图3可以看出,当模拟钻孔有积水时,树脂锚杆的锚固力 随着模拟钻孔的积水量增加总体趋势是下降的.当模拟钻孔内 的积水量为2OraL时,锚固力下降了约3O;积水量为70mL时, 锚固力只能保持在15左右. ,., 30 互25 2O 辎l5 望105 撂0 O20406080 钻孔积水量(M1) 图3拉拔力与模拟钻孔内积水量的关系曲线 4水对树脂锚杆锚固力的影响性分析 锚杆拉拔时的受力图见图4. 图4锚杆拉拔时的受力图 假设锚杆丝扣的抗挤压力,托板的承压力都足够,根据中性 点理论,粘结剂破坏到锚固长度中点,抗拔力达到最大,又粘结剪 应力同锚杆杆体与钻孔壁之间的相对位移成正比[2],计算的得 锚杆抗拔力的大小为: 一 DFm=a~Dr(x)dx=a7cD[r]e-垃?网Edx=一la7cD[r]l/E aD2?[r](卜e一南佩) 式中:r(x)——x点处粘结剂作用于杆体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的粘结力,MPa; ,(x)——x点处杆体的拉应变; 1——锚固段长,m; 货一残余粘结剪应力影响系数; 锚杆杆体直径,m; E——锚杆杆体弹性模量; K=,其中K粘结剂的剪切刚度,IVIPa~I<2钻孔的11l1Z 剪切刚度,IVIPa~ [r]——锚固剂的许用剪切应力,MPa. 由上式可见,锚杆杆体的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 参数一定,锚杆的抗拔力主要 取决于粘结剂的粘结性能.抗拔力的大小是随着锚固剂的抗剪 强度K和Kz减小而减小.即抗拔力随着锚固剂与杆体之间的 粘结强度和锚固剂与钻孔岩石之间的粘结强度降低而减小. 水对巷道围岩的破坏和对锚固剂粘结强度的影响是一个非 常复杂的过程,目前人们还没有完全的认识.在钻孔附近有水存 在的巷道,水常常影响围岩的变形过程[8],在很多情况下会加速 甚至诱发岩石的变形与破坏.水对巷道围岩的强度的弱化作用, 降低了锚固剂与钻孔岩石之间的粘结强度,这是影响锚杆锚固 力大小的重要因素. 另外,树脂锚固剂是一种化学药剂,它本身不亲水,不溶于水 的,它的凝固过程,是一个非常复杂的化学反应过程[6].当钻孔 内有水存在时,在树脂锚固剂搅拌的过程中,水滴可能分散到树 脂胶泥中,这对树脂固化后的强度是不利的. 结合现场情况及研究[3]可以确定,在一定淋水条件下,只要 操作得当,树脂锚杆是可以使用的.但水对树脂锚杆锚固力的影 响确实存在,只是在孔壁渗流水不大时,在树脂锚固剂搅拌过程 中,通过摩擦挤压作用,堵住了某些裂隙出水点,并把孔壁一些水 滴分散到树脂胶泥中,因此,仍然保留可靠的锚固力,但是如果钻 孔淋水较大,甚至有压力的喷水,树脂锚杆锚固力会大大下降,甚 至无法进行锚固. 5提高巷道围岩渗水条件下锚固力的途径 提高巷道围岩渗水条件下树脂锚杆的锚固效果,可以从以 下三个方面考虑: 5.1降低或者消除钻孔附近的渗流水量 钻孔附近的渗流水可以看作是影响巷道支护的地质环境因 素.当水量较大时,就会影响锚杆的支护效果,因此可以考虑降 低或者消除这些不利的地质环境因素. 具体在巷道施工中要特别注意加强防,排水工作.对于矿井 水的防治,一般可归纳为:抽排法,堵截法和疏降法三种.此外, 为改善巷道状况,解除井下安全生产隐患,对于井下涌水量很大, 突水严重的矿区,根据实际情况也可采用在地面打深孔注浆堵 水技术;对于巷道出水严重,围岩的稳定性难以控制的,可在巷道 内打深孔进行注浆加固封堵,切断裂隙及断层带水的外泄通路. 5.2优化锚固系统构件 选择高强度,高可靠性的锚杆及护表机构和配套装置是保 证锚固力的必要条件.应防止水对锚固系统构件的腐蚀引起的 强度降低.对于树脂锚固剂,应尽可能采用防水性能良好,强度 可靠的产品. 总第116期 2005年第12期 西部探矿工程 WEST—CHINAEXPLORATIONENGINEERING seriesNo.116 Dec.2005 文章编号:1o04—5716(2005)12一O197一O2中图分类号:P634.43文献标识码:B 绳索钻探技术在新疆煤田勘察中的应用 孟庆伟,侯强,陈剑清. (1.吉林省第五地质调查所,吉林九台130500;2.新疆地矿局第一地质大队勘察公司,新疆鄯善838204; 3.丰满发电厂水检工程处,吉林吉林132108) 摘要:近年来由于国家在能源存备方面的投入逐年增加,野外的岩芯钻探工作量逐年增多,我们在生产实践中逐渐摸 索出一套比较成熟的在煤田勘察中应用的绳索取芯钻探工艺. 关键词:绳索取芯钻探;煤田勘察 2oo3~2oo4年,新疆地矿局第一地质大队采用绳索取心钻 探工艺,在哈密大南湖煤田勘察和阜康大黄山煤矿?号井田勘 察中,陆续开动九台钻机(一队3台,四队2台,六队2台,十一队 3台,甘肃煤田局一四九队1台),施工了13个钻孔(最深的 701m,最浅的315m),累计钻探进尺逾4500m.钻探质量非常 好,生产效率也不错. 1生产情况简介 1.1使用的钻探设备 (1)钻塔SG一18; (2)钻机XY一4; (3)动力75kW柴油发电机组; (4)水泵BW250/50; (5)绞车s75JC, (6)水力旋流除砂器(自制). 1.2使用的钻头钻具 (1)开孔:5O机上钻杆+50/108变丝接手+fz『108短 岩芯管+j2『110普通合金钻头. (2)正常钻进:j2『50机上钻杆+j2『50/j2『75变丝接手+j2『75 绳索钻杆+78.5金刚石上扩孑L器+75绳钻外管+78.5 金刚石下扩孔器+j2『78.3加大金刚石钻头. (3)取芯钻具:j2『75正循环单动双管钻具和j2『75局部反循 环单动双管钻具.’ 1.3使用的泥浆 以优质低固相腐植酸钾泥浆为主,配方及性能指标如下: (1)一般配方:粘土2,5+NaCO30.3%,0.6+ CMC2‰,7‰+PHP1O0,2O0ppm+KHM0.5,2; 5.3选取合理的锚固支护方式 锚固支护方式的合理选取包括锚杆支护的形式,支护刚度, 支护受力情况的合理性以及支护的经济性_5].支护参数的选择 应着眼于充分改善围岩应力状态,调动围岩的自承能力和考虑支 护与岩体的相互作用的影响,并在此基础上,充分考虑围岩渗流 水对围岩强度和锚固剂粘结强度的影响,注意提高支护的能力和 效率.这主要涉及到锚杆支护密度,锚杆锚固方式和采用联合支 护的方式.适当增大锚杆支护密度,采用加长或全长锚固以及采 用各种联合支护形式是提高在围岩渗流水条件下锚杆锚固力的 有效途径.对一些巷道在顶板淋水条件下,巷道围岩破坏范围和 变形量很大的情况,除锚杆支护配锚梁网组合支护外,可采取加 长锚杆长度,缩小锚杆间排距,顶板注浆,锚索加固等特点手段加 强支护. 6结论 通过现场测试和实验室试验表明,在围岩渗水严重的巷道, 采用树脂锚杆锚固时,钻孔内可能存在积水和流水的情况,锚杆 锚固力的可靠性很难保证. 当孑L壁渗流水不大时,树脂锚固剂在搅拌过程中,通过摩擦 挤压作用,能够堵住某些裂隙出水点,但一些水滴分散到树脂胶 泥中,可能会影响锚杆的锚固能力.而当钻孑L淋水较大,甚至有 压力的喷水,树脂锚杆锚固力会大大下降,甚至无法进行锚固. 本文提出了巷道围岩渗水严重条件下,锚固力提高的一些途 径:即进行巷道治水,优化锚杆支护系统的构件,和对锚杆支护方 式进行改善等措施. 参考文献: [1]侯朝炯,郭励生,勾攀峰,等.煤巷锚杆支护[MI.中国矿业大学出版 社,1999. [21陆士良,汤雷,等.锚杆锚固力与锚固技术[M].煤炭工业出版社, 1998. [3]郑重远,黄乃炯.树脂锚杆及锚固剂[M].煤炭工业出版社,1992. [4]吕建元.树脂锚杆在煤矿中的应用[J].水力采煤与管道运输,1996. [51马念杰,官山月,扬振茂.螺纹钢锚杆直径与钻孔直径的合理匹配 [J].辽宁工程技术大学,2000. [61周菊兴,董永棋.不饱和聚酯树脂——生产及应用[MI.北京:化学 工业出版社,2001,5. [7]官山月,马念杰.树脂锚杆锚固失效的力学分析[J].矿山压力与顶 板管理,1997. [81刘新荣,姜德义.水对岩石力学特性影响的研究EJI.化工矿物加工, 2000.