矿用锚固系统技术方案

一种用于将加强件锚固在矿中的灌浆系统包括一种包装，该包装为由聚合物膜形成的管状构件，并具有分离的第一和第二隔间。可硬化的有粘性的材料是能水合的物质，可将该材料和水设置在第一隔间内。一种形成树脂灌浆胶囊的方法包括：将可硬化的材料注入到具有树脂胶泥的胶囊的第一隔间内；其中，可硬化的材料在注入第一隔间内时基本上不与树脂胶泥反应。另一种形成树脂灌浆胶囊的方法包括：将可硬化的材料注入到具有催化剂胶泥的胶囊的第一隔间内；其中，可硬化的材料在注入第一隔间内时基本上不与催化剂胶泥反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】矿用锚固系统相关申请的交互参照根据35U.S.C§119（e），本申请要求对授予WalterJohnSimmons和WalterNealSimmoms的临时专利申请No.61/410,933的优先权益，该专利于2010年11月7日提交，其题为“矿用锚固系统”，本文以参见方式引入其全部内容。
本专利技术涉及锚固系统和锚固系统使用方法。本专利技术还涉及用于矿中的锚固螺栓和其它支承件的树脂胶囊（cartridge）。
技术介绍
煤矿中所用的主矿顶支承系统包括有头的钢筋螺栓，其长度通常为4英尺至6英尺，直径为3/4英寸和5/8英寸，其结合在直径1英寸的洞内灌浆的树脂一起使用。多隔间的树脂胶囊用来对支承系统提供树脂灌浆。在用于该用途的已知树脂胶囊中，尤其是以下专利所披露的树脂胶囊：授予Brown，Jr等人的U.S.专利No.3,795,081；授予Llewellyn等人的U.S.专利No.3,861,522；授予Gilbert的U.S.专利No.4,239,105；以及授予Simmons等人的U.S.专利No.7,681,377B2，本文以参见方式引入每个专利的全部内容。树脂胶囊通常能以各种长度和直径提供，长度范围从2英尺至6英尺，直径范围从3/4英寸至1又1/4英寸。树脂胶囊通常还包括两个隔间：其中带有加强的、触变的、聚酯树脂胶泥（流体）的第一隔间，以及其中带有有机的过氧化氢催化剂（也为流体）的第二隔间。树脂和催化剂彼此隔离，以在刺穿隔间而让树脂和催化剂发生接触和混合之前，避免发生反应。在使用中，树脂胶囊和螺栓（或其它加强构件）放置在钻孔内，以使它们彼此邻接。为了刺穿树脂胶囊以使隔间内的内容物被释放和混合，例如，可旋转螺栓到适当的位置以使胶囊破碎，由此，使各组分混合并使胶树脂固化。树脂和催化剂的混合（由于树脂胶囊破裂以及螺栓在钻孔内转动）导致了能使螺栓固定就位的硬化。长期以来人们一直需要一种树脂胶囊（迄今尚未解决和未能满意），，其在用于矿中的钻孔内以将螺栓固定就位之前，通常保持稳固固定。如上所述，由于胶囊隔间内的树脂和/或催化剂的压力缘故，已知的树脂胶囊所具有稳固性很有限。换句话说，因为隔间在制造时就基本上被填充和密封，所以，树脂胶囊趋于对弯曲有某些有限的抗拒。然而，随着时间推移，树脂胶囊具有变得柔软易曲的倾向。胶囊制造之后发生的快速失去稳固性归结于若干个因素，包括包装膜的蠕变，以及从胶囊中失去某些内容物，这是因为通过形成该胶囊的膜发生扩散或靠近胶囊端部的泄漏。例如，多隔间树脂胶囊内所用的催化剂是水基的，水通过胶囊薄膜从催化剂中扩散出来。聚酯膜通常用来形成树脂胶囊；聚酯对于树脂而言基本上是不渗透的，但催化剂中的水却是可渗透的。聚酯膜厚度通常在0.001和0.005英寸之间。尽管可采用多层膜或带有金属涂层的膜来减少水通过膜的损失，但这会增加成本且不解决所有的刚性问题。树脂胶囊通常大批量制造和销售，常常不是在制造之后立即使用。在胶囊用于矿中之前，例如，过了1周至6个月，就会出现刚性自制造状态起逐渐丢失，于是这些树脂胶囊会在使用前就被抛弃或被购买树脂胶囊的客户剔除，其主要原因之一便是胶囊的柔软性。这是因为在矿上人员操纵树脂胶囊时，胶囊的柔软性会在胶囊长度的某个或多个部位处造成胶囊弯曲。例如，当把胶囊安装在矿顶的钻孔中时，胶囊的底端被拿住并插入到钻孔内。然而，由于失去刚性的胶囊的长度很长，胶囊会难于插入到钻孔内，因为在胶囊垂直定向时，胶囊会落下。这可好比将湿的面条推入类似大小的孔内，这就是说，是困难的任务。因此，需要有一种没有如此“货架期”问题的树脂胶囊，例如，其在安装到钻孔内之前仍保持基本上刚性。当制造多隔间的树脂胶囊时，就如呈隔间膜包装的形式，可使用包装形成装置来形成一系列的树脂胶囊。树脂胶囊可在与包装形成装置相连的夹紧头处彼此分离，在那里，胶囊被相互割开并密封。替代地，一系列的树脂胶囊可在不同于树脂胶囊形成操作的其它操作中彼此分离，即，离线地使用与夹紧头分离的切割刀。尤其是，胶囊可在靠近其被夹紧的端部处彼此分离，即，靠近胶囊的相对端部的区域，它们被夹紧以将树脂和催化剂保持在包装内。因此，在分离之前，相邻的胶囊具有两个彼此相邻的夹子，使某些胶囊包装设置在两个夹子之间。在相邻夹子之间进行切割以分离开树脂胶囊。授予Simmons等人的美国专利No.4,616,050披露了含有填料的可硬化的树脂产品。尤其是，披露了可硬化的树脂成分，其适用于制造固化产品，例如，用于将加强构件锚固在孔中的固化灌浆。使用粗粒/细粒的插入固体填料成分，例如，石灰石和/或沙子。在一种组合物中，树脂组分和催化剂组分按照70:30的百分比提供。在一个实例中，树脂组分被记述为21％的树脂配方和79％的填料（石灰石或与沙组合的石灰石）的混合物。基本的树脂配方大致由以下组成：64.0％的聚酯树脂、17.1％的苯乙烯、14.2％的乙烯基甲苯、1.9％的热解法二氧化硅（fumedsilica）以及2.9％的稳定剂和促进剂。聚酯树脂是以下物质的酯化产物：马来酐、丙二醇以及二甘醇，马来酐已经部分地用邻苯二甲酸酐（30％的马来酐、23％的邻苯二甲酸酐、17％的丙二醇以及30％的二甘醇）代替。催化剂组分是以下物质的混合物：72.5％的填料（即，石灰石）、19.1％的水、0.4％的甲基纤维素以及8.0％的过氧化苯甲酰（BPO）催化剂膏，该催化剂膏大致由以下物质构成：49.3％的BPO、24.7％的邻苯二甲酸丁基苯酯、14.8％的水、7.9％的聚亚烷基二醇醚、2.0％的硬脂酸锌以及1.3％的热解法二氧化硅。如表I中所规定，使用两种级别的石灰石，即使用“粗”和“细”填料颗粒。所披露成分的实例如下：表I如文中所使用的，术语“灌浆”、“灌浆系统”、“薄浆”和“薄浆系统”意指可以硬化而将加强构件锚固在空间内的物质。例如，灌浆能以胶囊形式提供，该胶囊具备装有聚酯树脂的隔间以及装有引发剂/催化剂的隔间，这样，当胶囊被破碎而使树脂与引发剂/催化剂相混合时，加强构件就可被锚固在空间中。在制造灌浆时，从材料成本的观点来看，填料使用得越多，那么成本就变得越便宜。换句话说，使用越多的填料来代替实际的树脂或催化剂，则形成组分所需要的材料就越便宜。此外，填料通过增加灌浆硬化的强度而达到更好的特性。然而，在组分中使用更多的填料需要权衡的是，这样会使组合物变得更加粘稠。例如，在树脂中填料用得越多，那么，因为树脂变得“很厚”（粘度增加），就越难将树脂胶浆泵送到包装（胶囊）内。对于如此高粘度的组合物，高的树脂胶浆泵送压力变得十分必要。还有，在总的灌浆成分中填料用得越多，那么，矿用螺栓转动时，其能穿透到胶囊内的操作就会变得更加困难。在基本原理中，当在组合物中使用较大（例如，粗的）填料颗粒时，颗粒总体上提供比采用较小（例如，细的）颗粒时小的表面面积。因此，使用如此较大颗粒填料会使灌浆粘度变低，有利地帮助胶囊体破碎和使胶囊内成分混合。相比之下，较小（例如，细的）颗粒可具有对组合物的粘度非常大的影响，因为其提供了高的总体表面面积。使用较大（例如，粗的）填料颗粒还涉及其它的权衡考虑。树脂和催化剂通过所谓的填充管递送到包装（胶囊），填充管的尺寸适应于胶囊的隔间。因此，填充管仅可以是一定的直径，以便用于胶囊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将加强件锚固在矿中的灌浆系统，包括：包装，其包括由聚合物膜形成的管状构件，并具有分离的第一和第二隔间；有机可硬化的有粘性的材料，其包括设置在第一隔间内的能水合的物质和水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.07 US 61/410,9331.一种用于将加强件锚固在矿中的灌浆系统，包括：密封的包装，其包括由聚合物膜形成的管状构件，并具有分离的第一和第二隔间；可硬化的有粘性的材料，其包括设置在第一隔间内的能水合的物质和水；以及设置在所述第二隔间内的催化剂胶泥；其中，所述可硬化的有粘性的材料在所述密封的包装内形成硬化的加固材料。2.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述包装的第一端固化得比所述包装的第二端快。3.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述第二隔间还包括至少一个选自以下组的组分：增稠剂、液化剂、填料和水。4.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述可硬化的有粘性的材料包括硫酸钙半水化合物。5.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述可硬化的有粘性的材料包括波特兰水泥。6.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，树脂胶泥设置在第一和第二隔间中的一个内，而催化剂胶泥设置在第一和第二隔间中的另一个内。7.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，阻滞剂设置在第一隔间内，其中，阻滞剂的量从包装的第一端到包装的第二端是变化的。8.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述可硬化的有粘性的材料包括水泥和水的泥浆。9.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，活化剂设置在树脂胶泥或催化剂胶泥内。10.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，灌浆系统还包括靠近包装的第一和第二端设置的流体密封剂。11.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，还将聚酯树脂胶泥设置在第一隔间内。12.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，还将有机的过氧化物催化剂设置在第二隔间内。13.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，树脂胶泥设置在第一隔间内靠近包装的第一端，而可硬化的有粘性的材料设置在第一隔间内靠近包装的第二端；以及催化剂胶泥设置在第二隔间内靠近包装的第一端，活化剂设置在第二隔间内靠近包装的第二端。14.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，包括聚酯的树脂胶泥设置在第一隔间内。15.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，包括过氧化物的催化剂胶泥设置在第二隔间内。16.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述可硬化的有粘性的材料作为一层设置在第一隔间的内表面上。17.如权利要求16所述的灌浆系统，其特征在于，所述层具有介于0.005英寸和0.125英寸之间的厚度。18.如权利要求17所述的灌浆系统，其特征在于，所述可硬化的有粘性的材料包括波特兰水泥。19.如权利要求17所述的灌浆系统，其特征在于，所述可硬化的有粘性的材料包括硫酸钙半水化合物。20.如权利要求16所述的灌浆系统，其特征在于，所述层沿所述第一隔间的轴向长度涂敷所述第一隔间的内表面。21.如权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·J·西蒙斯，W·N·西蒙斯，
申请(专利权)人：泰拉西米科股份有限公司，
类型：
国别省市：