树脂锚固剂搅拌过程仿真及高效搅拌构件优化实验

刘少伟^1,2,3，贺德印¹，付孟雄¹，张伟光³

1. 河南理工大学能源科学与工程学院2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心3. 新疆工程学院矿业工程与地质学院

摘 要：针对树脂锚杆工程应用中普遍存在的多种锚固失效问题,着重分析了树脂锚杆锚固系统黏结失效问题及影响因素,发现树脂锚固剂搅拌效果对其发生有重要影响。为有效降低锚固系统黏结失效问题的影响,提升树脂锚固剂的搅拌质量,根据锚固剂搅拌工作过程及搅拌效果影响因素,研发了一种可以套在锚杆(索)端部的锚固剂高效搅拌构件。采用理论分析、数值模拟和实验室试验相结合的方法,分析了树脂锚固剂对锚固系统工作性能的重要作用,同时,完成了高效搅拌构件结构设计及参数优化、工作原理、搅拌成效及改善锚固质量的作用效果分析。结果表明:高效搅拌构件搅拌截齿斜角为30°时,其结构参数设计较为合理,此时对树脂锚固剂具有较好的搅拌效果。在锚杆顶端安装高效搅拌,可有效提高搅拌过程中树脂锚固剂的运动速度,改善锚固剂搅拌混合的均匀性及固化效果,锚固剂体积分布更加合理密实。在构件的搅拌作用下,锚固剂封装袋将破碎成较小碎片,可避免较大封装袋碎片对锚固质量的影响,有助于提高锚杆锚固质量。锚杆拉拔试验对比分析结果显示,通过在锚杆顶端安装高效搅拌构件,锚杆的拉拔力峰值、拉拔过程能量吸收能力,相较于仅有锚杆作用时均有较大提高,说明锚固系统的锚固质量及抵抗破坏的能力得到了明显增强。

关键词：树脂锚杆;锚固剂;搅拌;高效搅拌构件;黏结失效;