一种水下快速承载的树脂锚固剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种水下快速承载的树脂锚固剂，由环氧树脂胶泥和有机胺固化剂按质量比2-4：1混合制成。采用本发明所得树脂锚固剂，能够在具体施工水下环境中快速固化，将锚杆、锚索等牢固粘结在锚孔中承受足够载荷，从而达到良好底臌治理效果，为高预紧力注浆锚索的快速施工提供了一种可靠的锚固材料。

权利要求

1.一种水下快速承载的树脂锚固剂，其特征在于，由环氧树脂胶泥和有机胺固化剂按质量比2-4：1混合制成；

所述环氧树脂胶泥由以下重量份的组分制得：所述环氧树脂选自环氧值为0.4-0.6mol/100g的树脂；所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二辛酯；所述触变剂为活性二氧化硅；

所述有机胺固化剂包括以下质量分数的组分：有机胺 32-48份；

助固化剂 4-6份；

纳米填料 48-54份；

所述有机胺选自酮亚胺、酚醛胺或异佛尔酮二胺的一种或两种以上；所述助固化剂为甲基环戊二胺基甲基苯酚、异佛尔酮二胺基甲基苯酚或2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述树脂锚固剂，其特征在于，所述环氧树脂胶泥和有机胺固化剂按质量比为3.5-4.0:1混合制成。

3.根据权利要求1所述树脂锚固剂，其特征在于，所述石粉由粒度为80-120目的石粉和粒度为200目以上的石粉组成，两种粒度的石粉各占50％。

4.根据权利要求1所述树脂锚固剂，其特征在于，所述吸水性填料为碱土金属氧化物。

5.根据权利要求1所述树脂锚固剂，其特征在于，所述纳米填料为纳米级的滑石粉、蒙脱土或氧化钙中的一种或两种以上。

6.一种权利要求1所述的树脂锚固剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)环氧树脂胶泥的制备

将增韧剂加入到环氧树脂中，搅拌均匀后加入触变剂，继续搅拌，再依次加入石粉和吸水性填料，搅拌均匀后形成环氧树脂胶泥；

2)有机胺固化剂的制备

将助固化剂加入到有机胺中搅拌均匀后加入纳米填料，继续搅拌均匀后形成有机胺固化剂组分；

3)树脂锚固剂的制备

将双孔薄膜袋一端封孔，按计算量将制备好的有机胺固化剂和环氧树脂胶泥分别装入双孔薄膜袋的两个孔中，封紧孔口即成树脂锚固剂成品。

说明书

一种水下快速承载的树脂锚固剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水下快速承载的树脂锚固剂及其制备方法，属于煤矿巷道底臌治理工程。

背景技术

[0002] 以锚杆和锚索配合树脂锚固剂进行巷道围岩加固是目前煤矿巷道支护的主要方式，所使用的树脂锚固剂也基本上是以不饱和聚酯树脂作为粘接材料，以石粉为填料，以过氧化物为固化剂，配以促进剂、触变剂、增稠剂等助剂用双孔薄膜袋包装而成。由于不饱和聚酯树脂耐水性较差，在含水地层特别是水下锚固时不能提供有效的锚固力。

[0003] 中国发明专利CN101041745A公开了一种抗水型树脂锚固剂的制备方法，通过改变不饱和聚酯树脂分子的官能团活性和官能度使树脂具有一定的亲水性，通过加入速溶胶粉阻止水在树脂中的扩散,从而改变树脂锚固剂的抗水性能。该树脂锚固剂可以用于有水流硐室顶板的锚固，但对煤矿底臌治理中的水下锚固问题人们一直没有很好的解决办法。

[0004] 中国发明专利CN102911632A公开了一种高速铁路植筋用环氧锚固胶及其制备方法，所述环氧锚固胶由质量比为100:(30-50)的A组分和B组分制备而成，其中A组分原料所用环氧树脂为：环氧树脂E-44、环氧树脂E-51和双酚F型环氧树脂的复配物；B组分原料所用固化剂为聚醚胺固化剂、基础胺类固化剂和酚醛胺类固化剂的复配物，所述份数为质量份数。本发明高速铁路植筋用环氧锚固胶，其固化产物在满足植筋胶力学性能的基础上，脆性降低韧性增强，抗疲劳性能大大提高，满足在高速铁路植筋施工中对锚固胶的性能要求，且制备简单。但该锚固胶解决的是如何提高锚固胶抗疲劳性和一般环境下与钢筋的粘接强度问题，由于干燥环境下的粘接和水下锚固性质完全不同，通常的粘接剂均不适用于水下锚固。并且其所用填料密度低，不利于胶粘剂在水下的快速凝聚；缺乏水性界面迁移剂，不利于含水界面的牢固粘接；且该配方体系中固化剂易于析出并悬浮于水面，不利于植筋胶在水下的完全固化；另外，该高速铁路植筋用环氧锚固胶需采用专用胶枪将A、B组分通过静态混合管注入锚固部位，在煤矿井下数米深且灌满水的锚孔中用专用胶枪注入，从工艺上也难以实现。因此，该植筋胶不适用于煤矿水下锚固之用。

发明内容

[0005] 针对在煤矿底臌治理工程中，锚固钻孔通常含有大量的水，而现有锚固剂不能在水下快速固化并迅速提供足够锚固力的问题，本发明提供一种水下能够快速承载的树脂锚固剂及其制备方法，使得底臌治理工程中注浆锚索能够快速张拉，锚杆能够承受足够载荷，从而达到良好底臌治理效果。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种水下快速承载的树脂锚固剂，由环氧树脂胶泥和有机胺固化剂两组分按质量比2-4：1混合制成，优选3.5-4.0:1。

[0008] 在本发明树脂锚固剂中，所述环氧树脂胶泥由以下重量份的组分制得：

[0009]

[0010] 所述环氧树脂选自环氧值为0.4-0.6mol/100g的树脂。

[0011] 所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二辛酯。

[0012] 所述触变剂为活性二氧化硅，其比表面积≥190m2/g。

[0013] 所述石粉为石灰石粉或白云石粉，由粒度为80-120目的石粉和粒度为200目以上的石粉组成，两种粒度的石粉各占50%。

[0014] 所述吸水性填料为碱土金属氧化物，优选氧化钙或氧化镁。

[0015] 所述有机胺固化剂包括以下质量分数的组分：

[0016] 有机胺 32-48份；

[0017] 助固化剂 4-6份；

[0018] 纳米填料 48-54份。

[0019] 所述有机胺选自酮亚胺、酚醛胺或异佛尔酮二胺的一种或两种以上。

[0020] 所述助固化剂为甲基环戊二胺基甲基苯酚、异佛尔酮二胺基甲基苯酚或2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚（DMP-30）中的一种或两种以上。

[0021] 所述纳米填料为纳米级的滑石粉、蒙脱土或氧化钙中的一种或两种以上。

[0022] 作为本发明优选的实施方式，所述树脂锚固剂由以下重量份的组分制得：

[0023]

[0024] 所述有机胺固化剂包括以下质量分数的组分：

[0025] 有机胺 43-45份；

[0026] 助固化剂 5-6份；

[0027] 纳米填料 52-54份。

[0028] 本发明还提供所述树脂锚固剂的制备方法，包括如下步骤:

[0029] 1)环氧树脂胶泥的制备

[0030] 将增韧剂加入到环氧树脂中，搅拌均匀后加入触变剂，继续搅拌，再依次加入石粉和吸水性填料，搅拌均匀后形成环氧树脂胶泥；

[0031] 2）有机胺固化剂的制备

[0032] 将助固化剂加入到有机胺中搅拌均匀后加入纳米填料，继续搅拌均匀后形成有机胺固化剂组分；

[0033] 3）树脂锚固剂的制备

[0034] 将双孔薄膜袋一端封孔，按计算量将制备好的有机胺固化剂和环氧树脂胶泥分别装入双孔薄膜袋的两个孔中，封紧孔口即成树脂锚固剂成品。

[0035] 除特殊说明，本发明中所涉及的各组分均为市售已购产品。

[0036] 使用时，根据施工设计，用钻机钻好一定直径和深度的锚固孔，放入本发明的树脂锚固剂，再放入锚索或锚杆，用搅拌设备将锚索或锚杆边搅拌边推进直至孔底，待树脂锚固剂固化后张拉锚具或拧紧螺母即可起到地层加固的目的。

[0037] 采用本发明技术方案得到的树脂锚固剂，能够在具体施工水下环境中快速固化，将锚杆、锚索等牢固粘结在锚孔中承受足够载荷，从而达到良好底臌治理效果，为高预紧力注浆锚索的快速施工提供了一种可靠的锚固材料。

具体实施方式

[0038] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0039] 实施例1

[0040] 一种水下快速承载的树脂锚固剂，由以下组分制得：

[0041]

[0042]

[0043] 上述组分合计：401.4kg;

[0044]

[0045] 上述组分合计102kg。

[0046] 所述水下快速承载的树脂锚固剂的制备方法为:

[0047] 1、环氧树脂胶泥的制备：

[0048] 将邻苯二甲酸二丁酯和活性二氧化硅依次加入到环氧树脂中并搅拌均匀；将氧化钙加入到石灰石粉中混合均匀，并加入到以上制备的环氧树脂液中，搅拌混合均匀成环氧树脂胶泥。

[0049] 2、有机胺固化剂的制备：

[0050] 将DMP-30加入到酮亚胺中，并搅拌均匀；将纳米氧化钙、滑石粉和蒙脱土倒入酮亚胺和DMP-30的混合液中并搅拌均匀，制成有机胺固化剂。

[0051] 3、树脂锚固剂的制备：

[0052] 将双孔薄膜袋一端封孔，将制备好的有机胺固化剂和环氧树脂胶泥分别装入双孔薄膜袋的两个孔中，封紧孔口，制成 ，长为500mm的树脂锚固剂。

[0053] 经检测，以上树脂锚固剂在室温下的固化时间为30min。在 的钢管中灌满水作模拟钻孔，以 锚索作为锚固材料，锚固长度800mm，该锚固剂的锚固力为295kN。

[0054] 实施例2

[0055] 一种水下快速承载的树脂锚固剂，其以下组分制得：

[0056]

[0057]

[0058] 上述组分合计401.7Kg；

[0059]

[0060] 上述组分合计101Kg。

[0061] 所述水下快速承载的树脂锚固剂的制备方法为:

[0062] 1、环氧树脂胶泥的制备：

[0063] 将邻苯二甲酸二辛酯和活性二氧化硅依次加入到环氧树脂中并搅拌均匀；将氧化钙加入到白云石粉中混合均匀，并加入到以上制备的环氧树脂液中，搅拌混合均匀成环氧树脂胶泥。

[0064] 2、有机胺固化剂的制备：

[0065] 将异佛尔酮二胺基甲基苯酚加入到异佛尔酮二胺中，并搅拌均匀；将纳米滑石粉和氧化钙倒入异佛尔酮二胺和异佛尔酮二胺基甲基苯酚的混合液中并搅拌均匀，制成有机胺固化剂。

[0066] 3、树脂锚固剂的制备：

[0067] 将双孔薄膜袋一端封孔，将制备好的有机胺固化剂和环氧树脂胶泥分别装入双孔薄膜袋的两个孔中，封紧孔口制成 ，长为500mm的树脂锚固剂。

[0068] 经检测，以上树脂锚固剂在室温下的固化时间为25min。在 的钢管中灌满水作模拟钻孔，以 锚索作为锚固材料，锚固长度800mm，该锚固剂的锚固力为280kN。

[0069] 实施例3

[0070] 一种水下快速承载的树脂锚固剂，其以下组分制得：

[0071]

[0072] 上述组分合计407Kg；

[0073]

[0074] 上述组分合计102.5Kg。

[0075] 所述水下快速承载的树脂锚固剂的制备方法为:

[0076] 1、环氧树脂胶泥的制备：

[0077] 将邻苯二甲酸二辛酯和活性二氧化硅依次加入到环氧树脂中并搅拌均匀；将氧化钙加入到石灰石粉中并混合均匀，并加入到以上制备的环氧树脂液中，搅拌混合均匀成环氧树脂胶泥。

[0078] 2、有机胺固化剂的制备：

[0079] 将甲基环戊二胺基甲基苯酚加入到酚醛胺中，并搅拌均匀；将纳米滑石粉和氧化钙倒入酚醛胺和甲基环戊二胺基甲基苯酚的混合液中并搅拌均匀，制成有机胺固化剂。

[0080] 3、树脂锚固剂的制备：

[0081] 将双孔薄膜袋一端封孔，将制备好的有机胺固化剂和环氧树脂胶泥分别装入双孔薄膜袋的两个孔中，封紧孔口制成 ，长为500mm的树脂锚固剂。