新型玻璃钢锚杆结构与生产技术研究

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新型玻璃钢锚杆结构与生产技术研究刘少伟马念杰·中国矿业大学 (京校区 )源与安全学院北资杨振茂玻璃钢锚杆是一种由复合材料制成的锚杆 . 从 2 0世纪 8年代开始,了使煤巷锚杆具有可 0为切割性能,低锚杆支护成本,内外采矿技术发降国达的国家积极探索在煤帮锚杆中采用新型材料代替钢锚杆,中高分子复合材料,别是树脂基体其特复合材料是主要的攻关方向 .9 0年代初,苏联 前的劳动保护与安全管理局和矿山管理局立项, 试制以玻璃纤维为增强材料的绞合式聚合材料锚杆,9 1 91年生产第一批并进行了井下工业性试 验;士 Wed n瑞 i ma n公司成功地推出了全螺纹锚 杆,浆锚杆和全螺纹锚索,在矿山,道工程注并隧等得到了应用;国塞尔泰特 (C l t公司研制 法 et e) i生产的玻璃钢锚杆简单,用;拿大学者 D. 实加 A.彼德森等 9 0年代初研制成功了玻璃纤维锚索, 证明技术经济上有明显优势;国,大利亚等国也英澳在 9 0年代中期进行了玻璃钢锚杆的试验研究, 取一

一

些缺陷:1杆体材料 (括树脂,璃纤维, ( )包玻填

料和其它添加材料 )的配方上还需要进一步改 进,提高锚杆性能,低生产成本 . (锚杆结以降 2)构设计上仍不十分合理,头,尾及其杆体的匹锚锚

配不好,们之间的强度有较大差异,在薄弱部 它存分,致锚杆的大部分结构能力浪费和成本的升导高.( )产工艺还大多停留在手糊成型的水平 3生

上,产效率低,动强度大,动卫生条件差, 生劳劳产品质量不易控制,能稳定性不高,品力学性能性产较低.1,—'

图 I玻璃钢锚杆结构图I杆体一 2加强筋一 3锚尾一

得了可喜进展 . 我国近年来也相继试验以玻璃钢为杆体材料的锚杆 .煤炭科学研究总院北京建井所,京开北采所,州环境保护研究所,顶山矿业集团公司杭平等许多单位对玻璃钢锚杆的结构,方和力学性配能都进行了广泛深入的研究,为玻璃钢锚杆具认

,

新型玻璃钢锚杆结构特点

压痕式金属套管锚尾玻璃钢锚杆 (如图 1所 示 ),的杆体材料为玻璃钢 .杆体中的纤维

方 它

向沿杆体轴向方向,于承受锚杆的拉伸力;扭用抗加强筋由浸胶玻璃纤维束在杆体周围缠绕制成,

有良好的可切割性,良的耐化学腐蚀性,优良好的表面性能,时还有抗拉强度高,量轻,设计同重可性和成型工艺性好等优点,弥补其它材料的缺可

呈左旋方向分布,以增加锚杆的抗扭强度 .锚可尾带有金属套管,上加工有螺纹 .金属套管锚其尾的套管与玻璃钢杆体的连接采用一段或几段带有锥度的凹槽,金属套管压入到玻璃钢杆体中,将 形成二者的相互嵌接,二者形成一个整体,高使提

陷,良好的煤帮锚杆替代品 .是然而,璃钢锚杆在我国尚未得到广泛应用 .玻 主要原因是现有的玻璃钢锚杆在技术上还存在着

连接强度 .这种套管与杆体的连接方式既保证了

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锚杆具有足够的锚固力,可通过钢套管与杆体又

表 2结合面锥度与连接性能的关系编号锥度 ( )最大拉力, N% K破坏形式

间在工作阻力较大时的相对滑动增大锚杆整体的延伸率,弥补玻璃钢杆体延伸率较小的不足, 以适应煤帮在矿山压力作用下变形较大的特点 .以上的锚杆结构,这种锚杆具有强度高,固力大,使锚 重量轻,装方便,腐蚀,切割等诸多优点, 安耐易适于煤帮加固.

1 23 4 5 6 1

6 . 2O O5 . 5 . 927 . OO 6 . 40 6 . 56 6 . 59

拉拉

脱脱

杆体断裂杆体断裂杆体断裂杆体断裂

二,型玻璃钢锚杆性能新1锚杆拉伸实验研究 .

7 89

6 . 74 15 . 6. 366 . 42

杆体断裂杆体断裂杆体断裂

衡量锚杆力学性能好坏最重要指标是锚杆的抗拉伸能力 .实验试件为采用拉挤工艺制成的圆截面直杆,度为 3 0mm,中两端各 l O长 0其 O mm为

试件为杆体断裂破坏外,余两个试件均为拉脱 其破坏 .而在结合面锥度为 1和 15时,有试 % .%所件均表现为杆体断裂 .这表明随着结合面锥度的

夹具所夹持,间 lO中 O mm为工作区,件直径为 试1 6 5. mm .试验在万能试验机上进行,得数据见 所

增大,接有从拉脱破坏向杆体断裂破坏转变的连趋势 .在发生杆体断裂的情况下,验过程表现试

如表 1所

示 .表 1锚杆拉伸实验数据结果编号直径 ( l1横截面积 ( i 破断力 ( N)破断应力 ( a n ) n hm ) K MP )l 2 3 4 5 l. 56 l. 56 l. 56 l 6 5. l 6 5. l .3 91 0 l .3 91 O l .3 91 O 1 .3 91 O 1 .3 91 O 7 . 5O 9 . 35 8 . 25 7 . 2O 6 . 8O 326 9 .l 494 8.5 4 1 8 3.7 36 9 7.0 3 5 9 5.7

为先是结合面在一定荷载作用下发生相对滑动,然后随着荷载的增长,体与夹具的相对位移不杆断增加,到一定程度后,体发生突然破坏 .可达杆

见组成锚尾的锚杆杆体与套管之间的结合面最好采用 1的锥度 .锥度过小锚固容易失效,度%锥过大锚尾延伸率不够 .

通过对实验结果的分析可知:杆体直径为当1 . mm时,小拉力可达到 6 . 56最 8 0KN,断应力 破

3其它特性 .

玻璃钢锚杆杆体是以不饱和聚脂树脂为基体 材料,玻璃纤维为增强材料组成的复合材料, 以抗拉强度高,抗剪切能力小,煤机可以直接切但采割 .克服了金属煤帮锚杆在采煤机直接切割时容

达到 3 5 9 Mp .所以这种结构的锚杆满足煤帮 5.7 a锚杆的要求 (帮锚杆抗拉强度一般要求为大于煤5 k 0 N) .

2 .金属套管结合面锥度与杆体连接性能玻璃钢锚杆锚尾的性能对锚杆整体性能的发 挥有着重要的影响,别是在采用端头锚固的情特况下,尾的破坏会造成锚杆整体的锚固失效.锚 而在影响锚尾性能的因素中,体和套管结合面杆的锥度是至关重要的 .实验室实验得到的金属套

易使锚杆卷入采煤机滚筒损坏截齿的难题,避也免了采煤机滚筒直接切割金属锚杆产生火花和煤尘瓦斯爆炸事故 .4锚尾防剪断性 .

由于锚杆安装和使用过程中与煤帮一般都有一

管结合面锥度与杆体的连接性能关系如表 2所

定的角度,上托盘的影响,杆尾部受力十分加锚

示 .该表表明:合面锥度对连接的破坏形式有结明显影响 .在锥度为 0. 5%的情况下,了 3号 除

复杂,往存在很大的剪应力,锚尾很容易被剪往使

断 .压痕式金属套管玻璃钢锚杆的金属套可以弥补锚尾部分抗剪能力的缺陷 .

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基础,锚杆结构,料配方,型工艺上进行了在材成

三,型玻璃钢锚杆机械化生产线新为了提高产品质量

和劳动生产率,国矿业中大学 (京校区 )功地研制了具有高度机械化北成和自动化的玻璃钢锚杆生产线 .该生产线主要由杆体成型系统,绕系统,化系统和自动控制系缠固统等部分组成,日生产能力 7 0根 .它有效地弥 5

极大优化,得了很高的性能价格比 .这种锚杆取除具有采煤机直接切割,免安全事故的巨大优避越性外,具有强度高,量轻,化学腐蚀, 还重耐阻燃,静电等一系列优点 .同时这种玻璃钢锚杆抗的成本仅相当于国外类似产品的 1%~1%, 0 5相当于国内其它玻璃钢锚杆的 4%左右 .用它取 0

代相同强度的煤帮金属锚杆时,降低成本 2%可 0~

补了手糊成型时生产效率底,动强度大,动卫劳劳生条件差,品质量不易控制,品力学性能差等产产严重不足,玻璃钢锚杆的工业性应用奠定了坚为实的基础 .生产的玻璃钢锚杆以三项国家专利 …… 此处隐藏：2201字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……