[發明專利]具有輔助破碎封裝薄膜功能的樹脂錨固藥卷及安裝方法

有效

• 申請號: 202010157901.7
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111412001B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 馮曉巍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D20/02
• 分類號: E21D20/02;E21D20/00;E21B47/00;E21B45/00
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 劉振祥

一種具有輔助破碎封裝薄膜功能的樹脂錨固藥卷及安裝方法，藥卷：催化劑藥卷體和樹脂膠泥藥卷體相互卷曲形成雙組分包裝藥卷，且首端之間和尾端之間通過兩個緊固卡扣卡固，附加層由涂覆在樹脂膠泥藥卷體的內側表面的膠體和通過所述膠體黏附于樹脂膠泥藥卷體的內側表面若干個鋼粒組成。方法：預制鉆孔、添加預制藥卷、獲取鉆機作業過程中轉速、推進速度和旋轉時間；利用計算機確定出保證相對較快推進速度下的轉速，并確定常量a和調整系數k；制作符合工況的藥卷；進行實際安裝作業。該藥卷和方法可以顯著提高聚酯薄膜的破碎程度，并能增強錨固力；該方法可以有效增加錨固劑的力學性能，能有效消除傳統的裹覆效應。

技術領域

本發明屬于煤礦巷道錨固支護技術領域，具體涉及一種具有輔助破碎封裝薄膜功能的樹脂錨固藥卷及方法。

背景技術

礦用樹脂錨固劑是一種雙組份黏結材料，并由聚酯薄膜分隔為兩室。在現場應用時，將樹脂錨固劑塞入預先鉆設好的鉆孔中，再插入錨桿，而后錨桿在錨桿鉆機的帶動下高速旋轉，將聚酯薄膜攪碎，使雙組份黏結材料混合產生化學反應，最終將錨桿和鉆孔緊密黏結為一體產生支護效應。不同于傳統的水泥藥卷或者灌漿法，礦用樹脂錨固劑最快可以在半分鐘內凝固并緊密黏結錨桿和鉆孔內壁，因此可以在短時間內迅速產生支護效應。這一特性使其在應用于煤礦巷道和軟巖工程時尤其具有優越性。

在上述過程中，聚酯薄膜的破碎度對最終錨固效果的好壞起著至關重要的作用。聚酯薄膜的破碎度高低與錨桿轉速、錨桿推進力、錨桿觸底后的旋轉持續時間有著緊密的關聯。錨桿的轉速越高、推進力越小(推進速度慢)、錨桿觸底后的旋轉持續時間越長，則聚酯薄膜的破碎程度就越高。

然而，這些理想的情形在煤礦實際錨固工程中卻很難做到，其主要原因如下：第一，煤巷錨固要求及時支護，所采用的錨固劑在鉆孔最底部的一定是快速錨固劑，最快能在不到一分鐘內完全凝固，在如此短的時間內是無法實現長時間的觸底旋轉，同時，采用較慢的推進速度也是非常不現實的。第二，礦用錨桿外形無鋒利邊角，因而無法完全破碎聚酯薄膜。這一現象在煤巷錨固中尤為常見，煤巷鉆孔往往會發生局部塌孔導致鉆孔直徑擴大的現象，進而使錨桿無法有效接觸聚酯薄膜并將其攪拌破碎。由于礦用錨桿多為左旋無縱筋螺紋式鋼錨桿，僅有邊緣相對圓潤的橫肋在錨桿旋轉的時候充當刀刃效應，由于這些橫肋沒有尖銳的幾何外形，因而無法有效的撕裂聚酯薄膜，反而使聚酯薄膜大范圍裹覆在桿體上并隨著桿體一起旋轉。第三，錨桿鉆機功率的限制，錨桿鉆機的額定功率決定了在轉速和推進力之間的矛盾性，轉速越大，推進力則越小，這導致在加長錨固和全長錨固的應用中經常發生錨桿尚未完全鉆進錨固劑就已經凝固的現象，進而會導致鉆孔的報廢。綜上可知，必須在保證有效轉速的前提下，最大程度的破碎聚酯薄膜，還需要有足夠的推進力，這樣才能在錨固劑的兩組分充分反應時就將錨桿送入鉆孔底部。但是無論是從鉆進性能改進方面，還是從改進錨固劑封裝方式的層面上，都無法提出一個有效的解決方案。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種具有輔助破碎封裝薄膜功能的樹脂錨固藥卷，該藥卷可以顯著提高聚酯薄膜的破碎程度，并能增強錨固力；該方法可以有效增加錨固劑的力學性能，能有效消除傳統的裹覆效應。

為了實現上述目的，本發明提供一種具有輔助破碎封裝薄膜功能的樹脂錨固藥卷，包括催化劑藥卷體、樹脂膠泥藥卷體和附加層，所述催化劑藥卷體由催化劑封裝薄膜和封裝在催化劑封裝薄膜內部中的催化劑組成，所述樹脂膠泥藥卷體由樹脂膠泥封裝薄膜和封裝在樹脂膠泥封裝薄膜內部中的樹脂膠泥組成，所述催化劑藥卷體和樹脂膠泥藥卷體相互卷曲形成雙組分包裝藥卷，且首端之間和尾端之間通過兩個緊固卡扣卡固；

所述附加層由涂覆在樹脂膠泥藥卷體的內側表面的膠體和通過所述膠體黏附于樹脂膠泥藥卷體的內側表面若干個鋼粒組成。

進一步，為了有效的提高破碎能力，所述若干個鋼粒從筒形容納腔體的首端到尾端的填充密度按照反比函數關系進行布置，其中，D為樹脂膠泥中鋼粒密度，k為調整系數，L為錨固劑長度，a為大于1的常量，v₁為錨桿鉆機轉速，v₂為錨桿鉆機推進速度。