专利名称：锚固体系及其使用方法
技术领域：
本发明涉及锚固体系及其使用方法。本发明还涉及用于锚固矿用锚杆和其它支护的树脂体系。
背景技术：
众所周知，双速树脂体系用于锚固矿用锚杆和钢筋束，从而在矿中提供顶部和侧壁支护。具体来说，将所述树脂体系提供于药囊(capsule)中，将药囊插入钻孔，之后以一定的方式将其刺破，从而使内容物混合并随后固化。药囊可以包含两个室。第一室可以既包含快速又包含慢速的增强型、触变性聚酯树脂浆料(液体)，而第二室可以包含有机过氧化物催化剂(也为液体)。在药囊中，树脂和催化剂是彼此相互隔离的，从而防止在所述的室被刺破之前发生反应。包装有各种比例的快速树脂和慢速树脂的药囊是市售可得的，例如50%的快速树脂和50%的慢速树脂，或者40%的快速树脂和60%的慢速树脂。双速树脂的使用能够使锚杆预张拉。“快”速浆料朝着药囊的一端设置，而“慢”速树脂朝着另一端设置。这里所使用的术语“浆料”(mastic)是指含有填料的液体成分。例如，可以有树脂浆料(添加填料的液体成分)和催化剂浆料(添加填料的液体成分)。为了刺破药囊以使室中的内容物得以释放并混合，例如，可以使紧靠药囊的锚杆 (或其它加强部件)原地旋转以使药囊破碎，使所述成分混合，从而使浆料固化。将药囊插入钻孔，使得“快”速的一端紧靠孔的顶部，由此使得插入钻孔中的锚杆首先被位于孔顶部的固化浆料锚固。药囊在钻孔中的放置方向(首先插入“快”速端)对锚固介质能否成功提供支护而言是重要的。具体而言，在锚杆被锚固在钻孔的顶部之后，便可以在锚杆的另一端拧紧螺母，从而对紧靠矿顶面的相连的支护板施加压缩力，进而压紧下垂的矿顶。为了成功地压挤邻近锚杆的矿顶区域，在充分上紧螺母以前，不应使浆料锚固锚杆中除钻孔顶端以外的部分。只有在充分上紧螺母之后，才能使朝着锚杆另一端设置的“慢”速树脂完全固化，从而锚固锚杆的剩余部分。为了区分药囊包含“高”速树脂的一端，可以将着色剂加入一种或更多种树脂中，以作为识别特征。因此，这种染色或着色效果可起到指示凝胶时间的作用。可以获得不同长度(2英尺至6英尺)和直径(3/4英寸至Ρ/4英寸)的树脂药囊。在美国，人们通常会购买处于预抑制或预促进状态下的矿顶支护用树脂。例如，主剂树脂(base resin)的凝胶时间通常可能为20分钟，可以通过加入抑制剂和促进剂来调节其凝胶时间。换句话说，人们会购买具有所需凝胶时间的聚酯树脂，该凝胶时间可以任选地通过使用抑制剂和促进剂以分别减慢或加快凝胶时间来进行调节。树脂的凝胶时间被认为是树脂凝固所需的时间，例如，凝胶时间通常为10秒至2分钟，在美国通常为10秒、30 秒、60秒、或120秒。更具体来说，如在Bivens等人的题为“Organic Grouting Composition for Anchoring a Bolt in a Hole”(用于在孔中锚固锚杆的有机注浆组合物)的美国专利No. 4，280，943(其全部内容以引用方式并入本文)中所阐述的，本文所使用的树脂配制物的凝胶时间定义为由反应性成分的混合至混合物(例如，树脂与引发剂/催化剂的混合物)中的树脂硬化或僵化所经历的时间。当温度较高并且/或者促进剂含量较高时，凝胶时间较短，反之亦然。本文将单独对凝胶时间试验进行讨论。如美国专利No. 4，280，943所阐述的，本文所使用的树脂配制物的固化时间为组合物达到全强度、或者强度相对于其最终强度达到高的百分比所需要的时间，理想的目标为，所述组合物在一小时以内达到最终强度的约80%。已知在固化过程中，树脂与孔壁以及树脂与加强部件之间达到尽可能强的界面粘合是非常重要的。特别是，在该过程中，由于顶部刚暴露不久，因此通常还不能获得由岩层彼此相对移位而达到的有利的楔固效应 (keying effect)。题为"Standard Specification for Roof and Rock Bolts and Accessories”(顶部和岩石用锚杆及配件的标准规定)的ASTM Designation F 432-94针对化学注浆材料规定了速度指数，该指数“表示在试验时，由混合完成至达到4000磅的锚固水平所经历的时间(单位为秒)”，该试验是根据该标准规定的实验室试验来进行的。根据该标准，依照下表1中的速度指数分类系统来鉴定注浆配制物，其中，最大固化时间为达到4000磅的试验负荷所花费的时间。表 权利要求
1.一种调节注浆体系的凝胶时间的方法，该注浆体系用于锚固矿用加强件，所述方法包括向所述注浆体系的引发剂中加入抑制剂，该抑制剂和该引发剂一起被设置于多室可破碎包装的第一室中。
2.权利要求1所述的方法，其中所述引发剂为催化剂浆料。
3.权利要求1所述的方法，其中所述引发剂为自由基生成组分。
4.权利要求3所述的方法，其中所述引发剂包括过氧化苯甲酰。
5.权利要求1所述的方法，其中所述抑制剂为自由基抑制剂。
6.权利要求5所述的方法，其中所述抑制剂选自由萘醌和氢醌组成的组。
7.权利要求1所述的方法，其中所述注浆体系还包括位于所述多室可破碎包装的第二室中的树脂浆料。
8.权利要求7所述的方法，其中所述树脂浆料包括含有苯乙烯单体交联剂的聚酯。
9.一种调节树脂_催化剂体系的凝胶时间的方法，该树脂_催化剂体系用于锚固矿用加强件，所述方法包括将抑制剂加入所述体系中的与树脂分开的催化剂中。
10.一种锚固矿用加强件的方法，该方法包括 提供钻孔；将药囊插入所述钻孔，所述药囊具有(1)含有树脂浆料的第一部分和(2)含有催化剂浆料和抑制剂的第二部分，其中，所述抑制剂基本上只设置在所述第二部分内的部分催化剂浆料中；将加强件插入所述钻孔；旋转所述加强件以刺破所述药囊，并使所述树脂浆料、催化剂浆料和抑制剂混合； 保持所述加强件静止达第一段时间。
11.权利要求10所述的方法，其中将所述药囊插入所述钻孔，使得所述药囊的一端毗邻所述钻孔的封闭端。
12.权利要求10所述的方法，其中同时将所述药囊和所述加强件插入所述钻孔。
13.权利要求10所述的方法，还包括在所述第一段时间之后，对所述加强件进行张拉。
14.一种注浆体系，该注浆体系用于锚固矿用加强件，该注浆体系包括包含由聚合物膜所形成的管状部件的包装，并且该包装具有分隔的第一室和第二室； 设置于所述第一室中的树脂浆料； 设置于所述第二室中的催化剂浆料和抑制剂。
15.权利要求14所述的注浆体系，其中所述催化剂浆料包括过氧化苯甲酰。
16.权利要求14所述的注浆体系，其中所述抑制剂包括萘醌。
17.权利要求14所述的注浆体系，还包括位于所述第一室中的着色剂。
18.权利要求14所述的注浆体系，其中所述着色剂为染料。
19.权利要求14所述的注浆体系，其中所述树脂浆料包括含有苯乙烯单体交联剂的聚
20.权利要求14所述的体系，其中所述树脂浆料包括甲基丙烯酸甲酯。
21.权利要求14所述的体系，其中所述第二室包括既设置有催化剂浆料又设置有抑制剂的第一部分、以及设置有基本不含抑制剂的催化剂浆料的第二部分。
22.权利要求14所述的体系，其中所述催化剂浆料和所述树脂浆料中的至少一种包含石灰石。
23.一种使树脂-催化剂体系实现基本均勻固化的方法，该树脂-催化剂体系用于锚固矿用加强件，所述方法包括将抑制剂加入所述树脂-催化剂体系中的引发剂中，使得所述体系的凝胶时间不依赖于树脂与催化剂的比例，其中，所述树脂与催化剂的比例为约1 1至约9 1。
24.权利要求23所述的方法，其中所述树脂与催化剂的比例为约1.5 1至约4 1。
25.权利要求24所述的方法，其中所述催化剂包括过氧化苯甲酰。
26.权利要求24所述的方法，其中所述抑制剂包括萘醌。
全文摘要
一种调节注浆体系的凝胶时间的方法，该注浆体系用于锚固矿用加强件，所述方法包括向注浆体系的引发剂中加入抑制剂，该抑制剂和该引发剂一起被设置于多室可破碎包装的第一室中。
文档编号C08L33/10GK102292520SQ201080005026
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者沃尔特·尼尔·西蒙斯, 沃尔特·约翰·西蒙斯 申请人:J-洛克公司