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[摘 要]分析了树脂锚杆锚固剂在矿井支护使用时锚固力不牢、锚固力失效情况原因，根据实践经验，采用新方法操作工艺可解决锚杆紧固的技术难点。
[关键词]树脂锚固剂；支护；锚杆；锚固力失效
中图分类号：U455.7+1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0000-00
1 前言
随着矿井支护技术的发展，锚杆支护已经成为井下最为普遍，树脂锚固剂是锚杆与岩体组合在一起的锚固材料，起极其重要作用。使用时，把树脂胶泥与固化剂充分搅拌混合，即可达到预期效果。它具有性能稳定、冷固化速度快、环境适应性强等特点，然而由于井巷煤岩性质结构各不相同，锚固效果不一样，导致锚杆锚固不牢。在我矿井经采用新方法、改进操作工艺后，对不同煤岩性质结构锚固力也能达到设计要求，并取得良好效果。
2 树脂锚固剂具有的特性
树脂锚固剂，用作锚杆和柔性锚杆（锚索）的锚固介质，为煤矿和隧道的頂板和侧帮提供支护。其配方独特，易于搅拌，安装快速，强度高，具有以下性能特点：
（1）承载快，锚固力大。具有“双快一高”的特性：固化时间快（速度可调）、强度增长快、强度高。安装后不仅能及时承受载荷，且锚固力大。
（2）树脂锚固剂适应性强，使用范围广，可锚固各种木材、金属、玻璃钢体及其他刚性物体。树脂锚固剂不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地。
（3）安装方便，支护效果好。
（4）具有增强快、强度高的特性，且固化速率快、抗压强度大和锚固力稳定.
3 树脂锚杆支护的作用基理
锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用，随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理，经典的锚杆基理有悬吊理论，组合梁（拱）理论。现代的支护理论则强调锚杆与围岩共同作用原理，它们共同变形，由于锚杆的刚度远大于周围围岩，从而在锚杆对围岩施加挤压作用，从而提高围岩抗剪，抗压强度，极大地提高了围岩直身承载能力。
巷道开掘后，巷道围岩中应力状态由原来的三向应力变成二向应力，顶板下位岩层受水平应力作用，岩层容易失稳破坏，锚杆的作用就是在失去一向应力向上，给岩层提供一个约束力，来提高岩石强度，使岩层形成能承载的支护结构，对岩体的加固作用主要体现在：
（1）锚杆与岩体组合在一起，提高了岩石的抗变形能力，增强了岩体的整体性，提高了岩体承载作用。
（2）由于锚杆的抗拉作用，当锚杆穿破碎岩石，深入稳定层中，对不稳定岩层起悬吊作用。
（3）由于锚杆抗剪作用对岩层离层产生一定阻碍作用，增强了岩层间摩擦力，阻止岩层相对位移，使各岩层形成组合梁作用。
4 树脂锚杆锚固剂使用时锚固不牢原因分析
树脂锚杆锚固剂锚固不牢主要两点：树脂锚固剂失效因素和预应力锚杆的锚固失效因素。
1.树脂锚固剂失效因素分析
（1）搅拌时间控制。树脂锚固剂充分搅拌均匀后进行化学反应，并通过逐渐固化，体积有微量收缩，伴随着热效现象，当开始固化瞬间锚固剂不能受外力搅拌，否则会彻底破坏了锚固剂的力学现象，形成碎砾状固化颗粒，没有粘结力，造成锚固失效。
（2）水对锚固剂的影响。树脂锚固剂是一种不溶于水的化学物质，当锚固剂中混入水后，在固化过程中，水由重力作用从胶泥中渗出，固化体中形成很多大小不等的细小气孔，这种气孔减少了锚固剂抗拉强度，抗弯强度，弹性模量和粘结力，经水侵泡，锚固剂逐步老化，造成失效。
2.预应力锚杆的锚固失效因素分析
（1）油脂对锚固剂影响，树脂锚固剂不溶于油脂，锚杆杆体表面由于制造过程中，被油脂污染、降低锚固剂的粘结强度，造成锚固失效。因此应该严格控制杆体中油脂含量。
（2）合理的安排锚杆间距，排拒，材质，直径对锚杆支护效果起着决定性作用。
（3）钻孔直径，钻孔大，搅拌锚固剂时从钻孔中流出，造成锚固剂固化疏松，减少粘结强度，减少锚固力。钻孔小，锚杆对锚固剂搅拌困难，难以推进药卷至钻孔底，甚至途中固化。
（4）“手套效应”锚固剂直径大于杆体直径，杆体插入药卷中，没能搅破外包脱而固化，药膜将孔壁与固化剂完全分开造成失效。
（5）安装后应从杆体尾部螺纹施加不小于100N的预应力，保证顶板有足够承载能力，随着地质变化，螺母疏驰，造成预应力损失，导致失效。因此定期紧固螺母保持设计预应力。
5 采用以下安装操作工艺措施达到锚固效果良好
1.为便于锚杆安装，钻孔深度应比锚杆长度减少60～80mm。
2.锚杆孔打好后，安装锚杆前应用高压风清除孔内浮尘及积水。
3.根据钻孔直径及锚杆长度选择锚固剂的规格、型号及支数。
4.利用锚杆杆体将锚固剂缓慢送入孔底，然后启动搅拌机带动杆体旋转，将杆体匀速推进到孔底，将锚固剂两种成分混合搅拌，起到锚固作用。搅拌机转速≥150转/分钟，搅拌时间按规定时间≥15s操作。严禁在锚固剂未送到孔底的情况下开动搅拌机。
5.搅拌结束后，在等待时间段不得使杆体移动，以确保锚固质量。
6.满足等待规定时间后，即可上托板柠紧螺帽，达到乘载时间后，即可达到锚固力。
6 结论
由于树脂锚杆支护受多种因素影响，为达到锚杆对周围岩体的有效支护目的，设计时不仅要考虑地质构造，还要考虑外在因素影响。特别保证树脂锚固剂的质量到达合格要求。同时在锚固设计中基本采用经验，半经验方法，锚杆与围岩体相作用理论等，各种锚杆的应力传递规律，锚杆与其他构件相作用等方面依然存在大量的不确定。在我们矿井按照实际，综合评价，总结经验，采取新型安装操作工艺措施后达到锚固效果良好，并在我局各矿井应用推广。以使锚杆锚固支护达到完美，实现安全终极目标。
参考文献
[1] 郑重远，黄乃炯.树脂锚杆及锚固剂[M].北京：煤炭工业出版社，1983.
[2] MT146.1，1995，树脂锚杆锚固剂行业标准[s].
[3] 康红普.高强度锚杆支护技术发展与应用[J].煤炭科学技术，2000.28（2）：1-4.
[关键词]树脂锚固剂；支护；锚杆；锚固力失效
中图分类号：U455.7+1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0000-00
1 前言
随着矿井支护技术的发展，锚杆支护已经成为井下最为普遍，树脂锚固剂是锚杆与岩体组合在一起的锚固材料，起极其重要作用。使用时，把树脂胶泥与固化剂充分搅拌混合，即可达到预期效果。它具有性能稳定、冷固化速度快、环境适应性强等特点，然而由于井巷煤岩性质结构各不相同，锚固效果不一样，导致锚杆锚固不牢。在我矿井经采用新方法、改进操作工艺后，对不同煤岩性质结构锚固力也能达到设计要求，并取得良好效果。
2 树脂锚固剂具有的特性
树脂锚固剂，用作锚杆和柔性锚杆（锚索）的锚固介质，为煤矿和隧道的頂板和侧帮提供支护。其配方独特，易于搅拌，安装快速，强度高，具有以下性能特点：
（1）承载快，锚固力大。具有“双快一高”的特性：固化时间快（速度可调）、强度增长快、强度高。安装后不仅能及时承受载荷，且锚固力大。
（2）树脂锚固剂适应性强，使用范围广，可锚固各种木材、金属、玻璃钢体及其他刚性物体。树脂锚固剂不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地。
（3）安装方便，支护效果好。
（4）具有增强快、强度高的特性，且固化速率快、抗压强度大和锚固力稳定.
3 树脂锚杆支护的作用基理
锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用，随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理，经典的锚杆基理有悬吊理论，组合梁（拱）理论。现代的支护理论则强调锚杆与围岩共同作用原理，它们共同变形，由于锚杆的刚度远大于周围围岩，从而在锚杆对围岩施加挤压作用，从而提高围岩抗剪，抗压强度，极大地提高了围岩直身承载能力。
巷道开掘后，巷道围岩中应力状态由原来的三向应力变成二向应力，顶板下位岩层受水平应力作用，岩层容易失稳破坏，锚杆的作用就是在失去一向应力向上，给岩层提供一个约束力，来提高岩石强度，使岩层形成能承载的支护结构，对岩体的加固作用主要体现在：
（1）锚杆与岩体组合在一起，提高了岩石的抗变形能力，增强了岩体的整体性，提高了岩体承载作用。
（2）由于锚杆的抗拉作用，当锚杆穿破碎岩石，深入稳定层中，对不稳定岩层起悬吊作用。
（3）由于锚杆抗剪作用对岩层离层产生一定阻碍作用，增强了岩层间摩擦力，阻止岩层相对位移，使各岩层形成组合梁作用。
4 树脂锚杆锚固剂使用时锚固不牢原因分析
树脂锚杆锚固剂锚固不牢主要两点：树脂锚固剂失效因素和预应力锚杆的锚固失效因素。
1.树脂锚固剂失效因素分析
（1）搅拌时间控制。树脂锚固剂充分搅拌均匀后进行化学反应，并通过逐渐固化，体积有微量收缩，伴随着热效现象，当开始固化瞬间锚固剂不能受外力搅拌，否则会彻底破坏了锚固剂的力学现象，形成碎砾状固化颗粒，没有粘结力，造成锚固失效。
（2）水对锚固剂的影响。树脂锚固剂是一种不溶于水的化学物质，当锚固剂中混入水后，在固化过程中，水由重力作用从胶泥中渗出，固化体中形成很多大小不等的细小气孔，这种气孔减少了锚固剂抗拉强度，抗弯强度，弹性模量和粘结力，经水侵泡，锚固剂逐步老化，造成失效。
2.预应力锚杆的锚固失效因素分析
（1）油脂对锚固剂影响，树脂锚固剂不溶于油脂，锚杆杆体表面由于制造过程中，被油脂污染、降低锚固剂的粘结强度，造成锚固失效。因此应该严格控制杆体中油脂含量。
（2）合理的安排锚杆间距，排拒，材质，直径对锚杆支护效果起着决定性作用。
（3）钻孔直径，钻孔大，搅拌锚固剂时从钻孔中流出，造成锚固剂固化疏松，减少粘结强度，减少锚固力。钻孔小，锚杆对锚固剂搅拌困难，难以推进药卷至钻孔底，甚至途中固化。
（4）“手套效应”锚固剂直径大于杆体直径，杆体插入药卷中，没能搅破外包脱而固化，药膜将孔壁与固化剂完全分开造成失效。
（5）安装后应从杆体尾部螺纹施加不小于100N的预应力，保证顶板有足够承载能力，随着地质变化，螺母疏驰，造成预应力损失，导致失效。因此定期紧固螺母保持设计预应力。
5 采用以下安装操作工艺措施达到锚固效果良好
1.为便于锚杆安装，钻孔深度应比锚杆长度减少60～80mm。
2.锚杆孔打好后，安装锚杆前应用高压风清除孔内浮尘及积水。
3.根据钻孔直径及锚杆长度选择锚固剂的规格、型号及支数。
4.利用锚杆杆体将锚固剂缓慢送入孔底，然后启动搅拌机带动杆体旋转，将杆体匀速推进到孔底，将锚固剂两种成分混合搅拌，起到锚固作用。搅拌机转速≥150转/分钟，搅拌时间按规定时间≥15s操作。严禁在锚固剂未送到孔底的情况下开动搅拌机。
5.搅拌结束后，在等待时间段不得使杆体移动，以确保锚固质量。
6.满足等待规定时间后，即可上托板柠紧螺帽，达到乘载时间后，即可达到锚固力。
6 结论
由于树脂锚杆支护受多种因素影响，为达到锚杆对周围岩体的有效支护目的，设计时不仅要考虑地质构造，还要考虑外在因素影响。特别保证树脂锚固剂的质量到达合格要求。同时在锚固设计中基本采用经验，半经验方法，锚杆与围岩体相作用理论等，各种锚杆的应力传递规律，锚杆与其他构件相作用等方面依然存在大量的不确定。在我们矿井按照实际，综合评价，总结经验，采取新型安装操作工艺措施后达到锚固效果良好，并在我局各矿井应用推广。以使锚杆锚固支护达到完美，实现安全终极目标。
参考文献
[1] 郑重远，黄乃炯.树脂锚杆及锚固剂[M].北京：煤炭工业出版社，1983.
[2] MT146.1，1995，树脂锚杆锚固剂行业标准[s].
[3] 康红普.高强度锚杆支护技术发展与应用[J].煤炭科学技术，2000.28（2）：1-4.