礦用中空注漿錨索

1、新型中空注漿錨索濟(jì)南澳科礦山工程技術(shù)有限公司2010年11月1. 新型中空注漿錨索開發(fā)背景錨索是采用有一定彎曲柔性的鋼絞線， 通過(guò)預(yù)先鉆出的鉆孔以一定的方式錨固在圍 巖深部，外露端通過(guò)工作錨壓緊托盤對(duì)工程圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固的一種支護(hù)手段。其特點(diǎn) 是錨固深度大，承載能力高，并可以施加較大的預(yù)緊力，因而可以獲得比較理想的支護(hù) 效果，是目前最為可靠、最為有效的圍巖加固方式，其加固范圍、支護(hù)強(qiáng)度可靠性是常 規(guī)錨桿支護(hù)所無(wú)法比擬的。預(yù)應(yīng)力錨索加固圍巖的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)錨索對(duì)被加固圍巖體施加應(yīng)力，限制圍巖的變形，從而保持圍巖穩(wěn)定。錨索安設(shè)鎖緊以后，錨索集中應(yīng)力以45。的壓力分布傳遞至支 護(hù)結(jié)構(gòu)物上。預(yù)應(yīng)力錨索施

2、工簡(jiǎn)單，可以和多種支護(hù)措施相結(jié)合，工期短，費(fèi)用低，尤 其對(duì)破損巷道的加固比其它方法更具有優(yōu)越性。在圍巖較差的巷道、大斷面石同室、交岔 點(diǎn)、斷層帶附近以及受動(dòng)壓影響的巷道，譬如長(zhǎng)壁工作面跨采巷道，要加大支護(hù)長(zhǎng)度， 提高錨固效果，采用預(yù)應(yīng)力錨索是一條有效途徑。錨索支護(hù)屆于主動(dòng)支護(hù)，一般只需要 較小密度的錨索就能夠達(dá)到良好的支護(hù)效果。目前國(guó)內(nèi)主要采用4 15.24、4 17.8鋼絞線加工制作的樹脂錨索進(jìn)行煤巷補(bǔ)強(qiáng)加固。 樹脂錨固錨索具有制作簡(jiǎn)單，安裝速度快，承載及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，很快得到大面積推廣應(yīng)用。 但在穩(wěn)定性較差的厚煤層動(dòng)壓巷道，譬如沿空掘巷以及一些特殊地點(diǎn)如大斷面切眼、破 碎地帶、受動(dòng)壓影響的跨采

3、巷道等，其承載能力偏低，同時(shí)，由于錨固長(zhǎng)度只有錨索長(zhǎng) 度的1/3,屆于端部錨固錨索，對(duì)破碎頂煤的加固作用有限。隨著其用量越來(lái)越多，樹脂錨固錨索也逐漸暴露出一系列的問(wèn)題，其中有的問(wèn)題還非常嚴(yán)重。從現(xiàn)場(chǎng)使用的情況 來(lái)看，這種錨索存在的突出問(wèn)題是：(1) 攪拌樹脂錨固錨索只能采用單股，錨索承載能力小，支護(hù)強(qiáng)度低，鉆孔利用 率(即通過(guò)每個(gè)鉆孔索能獲得的支護(hù)阻力)低。由于錨索索體沒(méi)有經(jīng)過(guò)專門的加工制作 過(guò)程，索體的7根鋼絲不能同步承載，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)其實(shí)際承載能力只有220-230KN低于 鋼絞線的工程載荷，甚至比目前使用的 22m俯強(qiáng)錨桿的破斷力(250KN還低。在高 應(yīng)力區(qū)、受沖擊地壓影響的巷道時(shí)常出現(xiàn)斷

4、錨索現(xiàn)象，給支護(hù)可靠性帶來(lái)了很大隱患。(2) 作為攪拌樹脂錨固的支護(hù)體系，錨索索體直徑偏小，不符合合理的“三徑”匹配關(guān)系，樹脂錨固劑固化后形成的環(huán)形體厚度達(dá)到6mm以上，對(duì)錨固力有不利影響。同時(shí)，由于錨索直徑偏小，在安裝過(guò)程中攪拌樹脂的效果差，容易因樹脂錨固劑包裝袋塑料薄膜包裹住鋼絞線形成“兩層皮”而降低錨索的錨固力，起不到應(yīng)有的支護(hù)作用。(3) 同樣由于錨索直徑偏小，插入鉆孔過(guò)程中容易把樹脂藥卷擠在一側(cè)或者穿過(guò) 樹脂藥卷，使樹脂錨固劑不能完全到達(dá)孔底，或孔底的樹脂錨固劑不滿，導(dǎo)致錨索的實(shí) 際錨固位置下移而無(wú)法按設(shè)計(jì)要求錨固到穩(wěn)定層位中，這樣的錨索其有效性、可靠性是 可想而知的，相應(yīng)地，采用這

5、種錨索作為補(bǔ)強(qiáng)加固措施必然會(huì)存在嚴(yán)重的安全隱患。(4) 錨索索體偏軟，安裝時(shí)在錨桿機(jī)推力作用下容易打彎，而一旦脫出，由于錨 索索體彈性大，容易傷人，有時(shí)還會(huì)因樹脂凝固而造成安裝失敗。針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有礦用錨索產(chǎn)品存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題，開發(fā)高強(qiáng)度注漿錨索及配套施工機(jī)具是解決上述問(wèn)題的有效途徑，也是在以厚煤層動(dòng)壓巷道為代表的復(fù)雜困難條件下對(duì)普 通錨桿支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固的有效措施。 濟(jì)南澳科公司在借鑒和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ) 上，于近期成功開發(fā)了用螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲制造的用于深孔強(qiáng)力錨注支護(hù)體系的中空注 漿錨索，具備了推廣應(yīng)用的條件。2. 新型中空注漿錨索研發(fā)出發(fā)點(diǎn)和支護(hù)機(jī)理2.1研發(fā)的出發(fā)點(diǎn)(1) 把注漿錨固錨

6、索和樹脂錨固錨索合二為一，通過(guò)二者之間的取長(zhǎng)補(bǔ)短，兼有 二者的優(yōu)點(diǎn)，克服它們各自的缺點(diǎn)，形成一種全新的錨索品種；(2) 通過(guò)提高注漿壓力，使?jié){液在充滿鉆孔、實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固的同時(shí)，向鉆孔周圍 巖石裂隙中擴(kuò)散，對(duì)圍巖起到粘結(jié)固化作用，實(shí)現(xiàn)深孔錨注。2.2支護(hù)機(jī)理實(shí)踐證明，對(duì)松動(dòng)范圍和松動(dòng)程度都比較大的應(yīng)力集中區(qū)巷道圍巖進(jìn)行錨注加固具 有很好的效果。錨注加固的原理是將錨索的支護(hù)作用與注漿加固的作用組合起來(lái)，共同 作用于巷道圍巖，通過(guò)注漿錨索壓注有機(jī)或無(wú)機(jī)漿液，不僅能從根本上保證錨索錨固可 靠，而且漿液能夠滲透到鉆孔周圍較大范圍的煤巖體中，對(duì)出現(xiàn)松動(dòng)的煤巖體產(chǎn)生粘結(jié) 固化作用，顯著改善其整體性，提高煤巖

7、體的自撐能力，從而大大改善巷道支護(hù)效果。 與單純采用錨桿支護(hù)相比，由于錨注支護(hù)既通過(guò)注漿加固了圍巖，乂給錨桿錨索提供了 可靠的著力基礎(chǔ)；既能有效地提高圍巖的自身強(qiáng)度乂能改善支護(hù)體的支護(hù)特性，使圍巖 承載能力得到顯著提高，巷道變形量明顯降低，是一種非常好的主動(dòng)支護(hù)形式，它具有強(qiáng)初撐、急增阻、高承載的特性，能夠比較好地解決高應(yīng)力區(qū)、斷層帶附近以及蘭軟'地層由于巷道圍巖松動(dòng)破碎和大變形引起的錨固力迅速衰減和喪失的難題。初步的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，同樣條件下其實(shí)際錨固力可比普通錨桿 /錨索提高13倍，能夠有效地控制 破碎松動(dòng)范圍和程度都比較大的應(yīng)力集中區(qū)以及蘭軟”地層巷道圍巖的劇烈變形，從而擴(kuò)大錨桿/

8、錨索支護(hù)的適用范圍,對(duì)于解決應(yīng)力集中區(qū)以及 蘭軟”地層巷道圍巖支護(hù)問(wèn)題 具有現(xiàn)實(shí)意義。錨注支護(hù)機(jī)理由內(nèi)注漿錨索為核心所形成的錨注支護(hù)體系，通過(guò)注漿改變巖體的力學(xué)性能，提高其支護(hù)效果，見(jiàn)圖1-3。其支護(hù)機(jī)理主要包括以下幾個(gè)方面：1、采用注漿錨索注漿，可以利用漿液封堵圍巖裂隙，隔絕空氣，防止圍巖風(fēng)化， 且能防止圍巖被水浸濕而降低圍巖的本身強(qiáng)度。2、注漿后漿液將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體，提高了巖體強(qiáng)度和內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦 角及彈性模量，從而提高了巖體強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)利用圍巖本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分； 且與原巖形成一個(gè)整體，使巷道保持穩(wěn)定而不易產(chǎn)生破壞。3、利用注漿錨桿注漿充填圍巖裂隙，配合錨噴支護(hù)，可以形

9、成一個(gè)多層有效組合 拱，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱及漿液擴(kuò)散加固拱，從而擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效 承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力；4、注漿后使得作用在頂板上的垂直載荷能有效地傳遞到兩幫，通過(guò)對(duì)幫的加固， 乂能把荷載傳遞到底板；同時(shí)由于組合拱厚度的加大，這樣乂能減小作用在底板上的荷 載集中度，從而減小底板巖石中的應(yīng)力，減弱底板的塑性變形，減輕底服；且底板的穩(wěn) 定,有助于兩幫的穩(wěn)定，在底板及兩幫穩(wěn)定的情況下，乂能保持頂板的穩(wěn)定。3. 新型中空注漿錨索3.1新型中空注漿錨索的組成新型中空注漿錨索主要由錨索索體、托盤、索具、止?jié){塞部件組成。新型中空注漿錨索索體采用高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲編絞

10、而成。高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲是一種新型變形鋼絲，其主要特征是將壓延拉拔工藝處理后的半成品經(jīng)過(guò)最后一 次塑性變形拉拔，使鋼絲表面形成 3至6條連續(xù)狀的凸起的螺旋肋，螺旋肋同基圓為一 體，共同組成同一個(gè)截面的鋼絲，也就是說(shuō)無(wú)論多長(zhǎng)的鋼絲在任一點(diǎn)其截面積都相等。因此，無(wú)論是外形加工方法、材料性能均有光面鋼絲、刻痕鋼絲和三股鋼絞線不可替代 的優(yōu)良特性。具有強(qiáng)度高、塑性好、松弛值低、伸直性好、與錨固劑的握裹力強(qiáng)等特點(diǎn)圖3-1所示為高強(qiáng)螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲外形特寫，圖3-2為用螺旋肋鋼絲制造的新型中空注漿錨索外形特寫。圖3-1高強(qiáng)螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲外形特寫螺旋肋鋼絲的特點(diǎn)主要有：1、良好的錨固性能，合理的外形使

11、鋼絲與錨固劑間形成連續(xù)的凹凸咬合齒，與錨固劑的握裹力大，從而達(dá)到理想的錨固效果。螺旋肋鋼筋不僅具有較高的錨固強(qiáng)度和剛度， 且大滑移時(shí)仍具有較大承載力（錨固延性好），有利丁承受沖擊載荷。螺旋肋鋼絲表面 凸起的多條螺旋肋與錨固劑咬合齒寬厚且連續(xù)不問(wèn)斷，不易破碎、剪斷。擠壓面積大， 相對(duì)肋面積大，劈裂力均勻無(wú)方向性，因此早期滑移小而后期大變形時(shí)乂具有較高的錨 固延性。而一般帶肋鋼筋橫肋咬合齒分散易擠碎切斷，大滑移下即失去錨固力，錨固延 性差。關(guān)于鋼筋外形與錨固性能之間的關(guān)系，中國(guó)建筑科學(xué)研究院和山東省建筑科學(xué)研究院曾對(duì)冷拔螺旋肋筋鋼絲的錨固性能做過(guò)試驗(yàn)，通過(guò)利用螺旋肋加工的鋼絞線錨固力是光面鋼絞線錨

12、固力的2.47倍。2、 螺旋肋外表比較合理，雖然鋼絲經(jīng)過(guò)拉拔而形成凹凸不平的表面外形， 但由于采 用連續(xù)螺旋肋，肋部面積仍可承受拉力，且螺旋肋可隨拉力與基體部分同步變形，鋼絲 通體橫截面相等，橫截面積幾乎沒(méi)有任何損失。而一般帶肋鋼筋因橫肋不能受力，有效 面積要損失6%-11咚右。3、 預(yù)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度明顯降低。螺旋肋鋼絲因其外形特點(diǎn)具有良好的錨固性，因此預(yù) 應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度不大于42D,特別適用于施加很高的預(yù)應(yīng)力。與同等重量、同等橫截面積 的光面預(yù)應(yīng)力鋼絲比較，螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲凹凸的螺旋肋和放大的外輪廓，加大了鋼絲與錨固劑的咬合面積，鋼絲所受應(yīng)力能有效、均勻地分解，提高錨固強(qiáng)度和鋼絲的承載 能力。4

13、、 松弛值低。螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲松弛值一直保持在70咖力狀態(tài)下其應(yīng)力損失 1.2-1.8%/KH之間，低于世界任何一個(gè)國(guó)家預(yù)應(yīng)力鋼絲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的松弛指標(biāo)。5、 經(jīng)過(guò)特殊加工，內(nèi)部晶粒組織也發(fā)生相應(yīng)螺旋狀變化。螺旋肋鋼絲的延性、韌性 均優(yōu)于光面鋼絲和刻痕預(yù)應(yīng)力鋼絲，抗疲勞性能的多次檢驗(yàn)均在應(yīng)力狀態(tài)80%£弦波實(shí) 驗(yàn)次數(shù)300萬(wàn)次，疲勞后的鋼絲試件仍保持屈強(qiáng)比 83恕上，延伸、冷彎指標(biāo)仍在正常 鋼絲的標(biāo)準(zhǔn)合格范圍內(nèi)。中空注漿錨索用于錨注支護(hù)，其支護(hù)效果方面的優(yōu)越性不言而愈，而采用高強(qiáng)度螺 旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲為原料開發(fā)新型的中空注漿強(qiáng)力錨索，由于高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲具有前面所述的突出優(yōu)點(diǎn)，使得新

14、型的中空注漿錨索在支護(hù)效果方面的優(yōu)越性更加顯著。 其中，最突出的就是其錨固強(qiáng)度、載荷傳遞特性和錨固延性較之用鋼絞線截割成的錨索 有大幅度的提高。澳大利業(yè)所做的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，采用高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲制 造錨索的錨固強(qiáng)度比相同直徑的用鋼絞線截割成的錨索提高15恕上，而錨固延性可提高25%Z上，這一結(jié)果與前面提到的國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)所做的單股螺旋肋鋼絲與其它鋼 絲的對(duì)比結(jié)果也是基本一致的。圖3-3所示為用螺旋肋鋼絲制造的新型中空注漿錨索。圖3-4所示為中空注漿錨索現(xiàn)場(chǎng)使用情況圖3-3新型中空注漿錨索外觀圖3-4中空注漿錨索現(xiàn)場(chǎng)使用情況同以往的注漿錨索相比，新型中空注漿錨索有以下優(yōu)點(diǎn)：1、錨索索體

15、為新型中空結(jié)構(gòu)，自帶注漿芯管，采用反向注漿方式，不僅消除了產(chǎn) 生氣穴空洞的可能，保證錨固漿液充滿鉆孔，而且省去了排氣管和注漿管專用接頭（直 接利用螺紋鎖緊機(jī)構(gòu)作為注漿管接頭），也無(wú)須在現(xiàn)場(chǎng)綁匝注漿管、排氣管以及封堵注 漿孔，使施工步驟大為簡(jiǎn)化；2、索體上部為攪拌樹脂藥卷端錨，下端采用螺紋鎖緊，安裝后能立即承載，這一點(diǎn)是現(xiàn)有的各種注漿錨索產(chǎn)品均無(wú)法作到的，而對(duì)于自穩(wěn)能力差的頂板巖層乂是非常有利和必要的；3、采用螺紋鎖緊方式，鎖緊機(jī)構(gòu)工作可靠，不會(huì)打滑，不會(huì)產(chǎn)生火花，對(duì)井下潮 濕、淋水環(huán)境的適應(yīng)性是采用夾片式錨具鎖緊方式所無(wú)法比擬的；錨索的安裝、預(yù)緊方 式與樹脂錨桿完全相同，取消了張拉工序，不但能

16、實(shí)現(xiàn)攪拌、張緊一體化快速安裝，而 且使錨索與錨桿能同步承載，形成整體支護(hù)作用；4、索體及鎖緊機(jī)構(gòu)采用新型結(jié)構(gòu)，在保證注漿通徑的前提下，使索體直徑達(dá)到最 小化，所需安裝孔徑小，實(shí)現(xiàn)了小孔徑、大噸位，索體結(jié)構(gòu)本身滿足高壓注漿的要求， 可以實(shí)現(xiàn)錨注結(jié)合；5、由于安裝后能立即承載，因此注漿可以安排在迎頭后方一定距離將一定范圍的 錨索一次注完，因此施工非常便利；6、螺紋鎖緊機(jī)構(gòu)具有調(diào)心功能，錨索外露長(zhǎng)度小且均勻一致，不影響巷道有效高 度。3.2新型中空注漿錨索技術(shù)參數(shù)(1) 鋼絲公稱直徑：6.0mm(2) 錨索索體直徑；？ 22 mm(3) 長(zhǎng)度：8000mm(4) 安裝孔徑：？ 32mm(5) 強(qiáng)度及

17、破斷力：強(qiáng)度1760Mpa破斷力 420KN(6) 樹脂錨固長(zhǎng)度：10001500mm(7) 中空注漿管規(guī)格：內(nèi)徑 ？ 7.5mm外徑？ 10mm(8) 注漿壓力： 5.0MPa, 最大7.0MPa4. 注漿添加劑4.1使用注漿添加劑的必要性以往“錨注”加固注漿料普遍采用水泥凈漿，雖然具有材料來(lái)源廣、價(jià)格低廉等優(yōu) 點(diǎn)，但從水泥特性和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)水泥凈漿存在以下問(wèn)題：(1) 水灰比太高，大大降低了其強(qiáng)度。水泥水化所需的用水量為水泥重量的15%- 25%為了便于注漿現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)用水量為水泥重量的50吮60%在水泥硬化后多余的水 在水泥石中形成大量的孔隙和氣泡，導(dǎo)致水泥硬化后強(qiáng)度下降。(2) 水泥硬

18、化過(guò)程中具有一定的十縮性，并在內(nèi)部產(chǎn)生微裂隙，不利于提高加固 圍巖的整體強(qiáng)度。(3) 流動(dòng)性和可泵性差，注漿阻力大。(4) 穩(wěn)定性較差，容易離析和沉淀。(5) 水泥顆粒度大，使?jié){液難以注入細(xì)小裂隙或孔隙中，擴(kuò)散半徑小。(6) 凝結(jié)時(shí)間不易控制，結(jié)石率低。因此為了適應(yīng)各種不同工程的需要，可在漿液中加入不同的添加劑，以降低成本和 滿足單一漿液不能實(shí)現(xiàn)的性能，可以采用有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合材料來(lái)改善水泥漿的性質(zhì)。為 此濟(jì)南澳科礦山工程技術(shù)有限公司在山東建材設(shè)計(jì)研究院的協(xié)助下，針對(duì)煤礦井下錨注加固使用環(huán)境開發(fā)了 ACJI型水泥注漿添加劑，其主要用途是在對(duì)圍巖進(jìn)行錨注加固 時(shí)對(duì)水泥基注漿材料起到減水、增塑、增強(qiáng)

19、、微膨脹作用，克服目前水泥漿水灰比高、 強(qiáng)度低、硬化收縮、泵送阻力大、穩(wěn)定性較差等問(wèn)題。將AC； I型水泥注漿添加劑按一定比例加入到 525#水泥中配成錨注加固注漿材料 可以大大改善錨注加固的效果，按水灰比 0.5 : 1,在錨固長(zhǎng)度僅為300mm勺情況下，拉 拔力可達(dá)到110kN,比凈漿提高了 2倍多。目前，ACJI型水泥注漿添加劑實(shí)際使用量 已經(jīng)達(dá)到100噸。除兗礦集團(tuán)外，在鶴崗、開灤、淮北、等礦區(qū)以及一些地方礦得到實(shí) 際應(yīng)用。4.2 ACZ- I型水泥注漿添加劑特性水泥注漿添加劑是由多種有機(jī)和無(wú)機(jī)成分復(fù)合而成的，包括早強(qiáng)劑、超塑化劑、微 膨脹成份等，使水泥基錨注加固注漿材料具有較好的早強(qiáng)

20、與高強(qiáng)、自流態(tài)、微膨脹和耐 久性等優(yōu)良性能，從而大大改善錨注加固的效果。(1)早強(qiáng)、高強(qiáng)特性為了使錨注加固中的中空注漿錨桿或注漿錨索能夠盡快地形成錨固力，以便及時(shí)對(duì)圍巖產(chǎn)生加固作用，同時(shí)使?jié){液對(duì)破碎圍巖盡快起到粘結(jié)固化作用，一般希望錨注加固 注漿材料有較高的早期強(qiáng)度，強(qiáng)度上得越快越好，即希望終凝時(shí)間盡可能的短。但是初 凝時(shí)間乂不宜過(guò)短，過(guò)短時(shí)易造成拌合物流動(dòng)性降低而影響施工操作和壓注質(zhì)量。ACZ一I型水泥注漿添加劑針對(duì)井下使用環(huán)境， 經(jīng)過(guò)大量的對(duì)比試驗(yàn)確定了合理的早強(qiáng)劑含 量指標(biāo)，在保證漿液有良好的流動(dòng)性的前提下，使得1d強(qiáng)度最高可達(dá)25MP攻上，注 漿錨桿或錨索安裝完畢1d后即可承載。(2)

21、自流態(tài)特性ACJ I型水泥注漿添加劑中包含超塑化劑使得水泥漿體具有高流態(tài)性能，從而使 水泥注漿料具有自密實(shí)性能，靠泵注便可填充錨孔全部間隙。其塑化原理是：影響水泥 漿體流動(dòng)性是它濃稠的分散體系，在其中的分散相一一水泥顆粒具有相當(dāng)大的比表面 積，即具有較大的界面自由能，要降低它，就需從溶液中吸收種種物質(zhì)。超塑化劑之類 的有機(jī)化合物一經(jīng)吸附到水泥顆粒表面，便形成雙電層，電位發(fā)生變化，顆粒問(wèn)靜電斥 力作用，使顆粒趨向分散而難以凝聚，釋放出凝聚結(jié)構(gòu)中的水，達(dá)到減水或增大流動(dòng)的 作用.但分散體系中的水泥顆粒眾多，顆粒之間還受到范德華引力的作用，使水泥顆粒 趨向凝聚。因此，兩個(gè)顆粒之間的總電位 V總由靜電

22、斥力電位VR和范德華引力電位VA 構(gòu)成。V總=VR+VA膠體粒子周圍的雙電層斥力電位，由于 Ka»1,即從電層的厚度1/K 與顆粒半徑r相比可以忽略不計(jì)。當(dāng)粒子間距較大或較小時(shí)，粒子以相互吸引為主，范德華引力占主導(dǎo).在中間狀態(tài)時(shí)，則要考慮斥力和吸力的共同作用.在總的電位能曲線上有兩個(gè)極小值，較深的一個(gè) 稱作第一極小值，較淺的稱作第二極小值，表明了粒子間距較大或較小時(shí)，范德華引力 占優(yōu)勢(shì)，在總的電位能曲線上，還有一個(gè)極大值 Vb稱作位能勢(shì)壘。粒子布朗運(yùn)動(dòng)平均位能為1.5kT,溶膠粒子熱運(yùn)動(dòng)能量與位能曲線上兩個(gè)極小值和 位能勢(shì)壘的大小相比較，如果位能勢(shì)壘比熱運(yùn)動(dòng)能小，即Vb< 1.

23、5kT,或者由于固體表面電位小比較低，或電解質(zhì)濃度£比較小，或哈馬克常數(shù)H比較大等各種原因，而使 總電位能曲線上沒(méi)有位能勢(shì)壘，由于吸引力，膠粒就要互相粘結(jié)，直到第一極小值，此 時(shí)發(fā)生膠結(jié)聚結(jié)。加入表面活性物質(zhì)的超塑化劑后，由于超塑化劑含有可電離的基團(tuán)，水泥顆粒問(wèn)雙 電位斥力增加；超塑化劑含有吸附層使哈馬克常數(shù)大大地減小，導(dǎo)致水泥顆粒問(wèn)范德華 引力減弱；超塑化劑大分子物質(zhì)吸附在水泥顆粒表面，高分子鏈伸入到介質(zhì)中，引起這 些鍵之間的相互作用，同時(shí)伴隨著嫡的減少，則斥力位能 VR增加，總的位能V總升高， 因而位能勢(shì)壘也增加，使水泥顆粒間要達(dá)到凝聚，必須克服更高的位能勢(shì)壘，因而在相 當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)

24、間內(nèi)保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)，從而使得水泥漿體具有流動(dòng)性能。(3)微膨脹性ACJ I型水泥注漿添加劑中包含有微膨脹成份， 可以補(bǔ)償收縮，將ACJ I型水泥注漿添加劑加入到水泥中，加水拌和后生成大量膨脹性結(jié)晶水化物，即鈣研石，使水泥 基注漿漿料產(chǎn)生適度膨脹，在整個(gè)錨固體系中建立0.20.7MPa預(yù)應(yīng)力，這一預(yù)應(yīng)力可抵消注漿漿料在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力，以保證注漿材料固化后與錨孔孔壁以及 錨桿或錨索之間產(chǎn)生主動(dòng)結(jié)合，從而防止注漿漿料收縮開裂，使水泥注漿材料機(jī)體內(nèi)部 結(jié)構(gòu)更加致密，改善了注漿漿料機(jī)體的孔結(jié)構(gòu)，大孔數(shù)量降低，總孔隙率減少，注漿材 料固化后的機(jī)體抗?jié)B性大大提高。4.3 ACZ- I型水泥注

25、漿添加劑主要技術(shù)指標(biāo)外觀：磚紅色粉末膨脹率：0.50.8%1d抗壓強(qiáng)度：25MPa28d抗壓強(qiáng)度：72MPa添加量占水泥量8%采用防潮包裝，對(duì)錨桿金屆桿體（鋼筋）無(wú)銹蝕，無(wú)蠹，無(wú)污染。重量：20kg/袋5.注漿泵5.1注漿泵的組成注漿泵是安裝注漿錨索使用的主要設(shè)備之一。 注漿系統(tǒng)在施工中的選型要根據(jù)工程 要求考慮注漿壓力、注漿流量、材料性能、動(dòng)力選擇、安全性能和施工地點(diǎn)的空間大小 等因素。針對(duì)煤礦井下施工特點(diǎn)和要求，濟(jì)南澳科礦山工程技術(shù)有限公司開發(fā) ME 150型風(fēng) 動(dòng)注漿設(shè)備，具有體積小、風(fēng)動(dòng)安全、使用方便、便于運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。采用風(fēng)動(dòng)攪拌設(shè)備，每套攪拌設(shè)備由一個(gè)攪拌機(jī)和一個(gè)攪拌桶組成， 如圖5

26、-1所示。 攪拌機(jī)放置在攪拌桶上面，攪拌桶的側(cè)面是一個(gè)底部與攪拌桶連通的方形筒，注漿泵吸 漿口即插入該方形筒內(nèi)。這種安裝配合非常便于操作和注漿完成以后整套設(shè)備的沖洗。圖5-1注漿系統(tǒng)實(shí)物照片5.2注漿泵的技術(shù)參數(shù)氣源壓力：0.50.63 MPa氣缸直徑：4 150 mm輸出壓力：11 MPa出漿量：60 lpm耗氣量：50 m3/h重量:17.1 Kg6.新型中空注漿錨索的施工6.1施工準(zhǔn)備要求根據(jù)結(jié)構(gòu)和用途在中空注漿錨索運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)滿足以下要求：(1) 在裝卸車過(guò)程中，應(yīng)小心輕放，以免損壞錨索尾部，影響注漿。(2) 在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)保持錨索表面活潔，避免錨索粘滿泥、灰、煤粉、油和水影響 錨索

27、與樹脂和注漿液體的粘結(jié)效果，避免雜質(zhì)堵塞錨索出漿口。 錨索可以適當(dāng)彎曲，但彎曲半徑不能小丁 1500mm彎曲半徑太小容易造成錨索 注漿管折曲、變形，在注漿過(guò)程中形成大的阻力。(4) 在施工現(xiàn)場(chǎng)，準(zhǔn)備好必備的工具，長(zhǎng)螺絲刀、扳手、管鉗、鋼絲刷、棉紗等工具材料要備足，以備不時(shí)之需。同時(shí)巷道迎頭以及低洼處中設(shè)積水水窩，并配排水 泵將施工用水以及圍巖出水集中外排，作到用水必管、有水必排。6.2鉆注漿錨索孔使用單體頂板錨桿鉆機(jī)和支腿式幫錨桿鉆機(jī)按設(shè)計(jì)位置鉆頂板和幫錨索孔。孔徑為：32mm按照設(shè)計(jì)要求掘進(jìn)出毛斷面后，要求采取有效的臨時(shí)支護(hù)措施，保證迎頭施工作業(yè) 安全，鉆孔按錨索孔施工技術(shù)要求進(jìn)行。鉆孔時(shí)應(yīng)注意：幫或頂較破碎的地方，要將碎體放下來(lái)，活理出打孔位置，這樣做 也是為了便于封孔和控制打孔深度。拱頂錨索必須緊靠迎頭安裝；兩幫錨索原則上應(yīng)盡 可能靠近迎頭，考慮到迎頭堆渣，允許適當(dāng)滯后，一般按滯后迎頭 2個(gè)排距掌握。鉆取錨索孔要求先頂板后兩幫，頂板先中間后兩邊，兩幫由上至下的順序進(jìn)行。6.3安裝注漿錨索及封孔在安裝中空注漿錨索時(shí)，先放一卷MSCK2835脂錨固劑，再放1支MSZ2835速樹脂 藥卷用中空錨索徐徐