[发明专利]多速树脂药卷生产系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2009年11月5日提交的、美国专利申请序号为61/258,296的优先权，该申请的全部内容在此以引用方式并入本文。

背景技术

技术领域

本发明涉及一种用于生产分隔式管形薄膜药卷的系统及方法，特别地，本发明涉及一种用于生产矿井顶板锚杆树脂药卷的系统及方法，这种树脂药卷可以用来将锚杆以及其他支撑件锚固于矿井顶板中。

现有技术

通常，借助于粘合剂与机械结构（诸如锚杆末端处的膨胀壁锚）的结合，将矿井顶板锚杆以及其他结构元件锚固进岩石、混凝土等。在直径在3/4英寸至2英寸范围的孔眼中使用直径大小为5/8英寸至1¹/₄英寸的锚杆。通常，通过提供包括两个隔室的树脂药卷（一个隔室中带有可聚合（可固化）树脂成分，而另一隔室中带有硬化剂或催化剂成分），在孔眼内就地形成粘合剂。在岩石中钻出孔眼，并将容纳可聚合树脂及催化剂的药卷插进孔眼的封闭端。当将矿井顶板锚杆插进孔眼时，锚杆的末端使包装破裂，因而，使树脂成分与催化剂成分混合。在锚杆插进孔眼过程中，使锚杆转动以扯碎包装并加强混合，直至树脂硬化达到几乎阻止锚杆转动的程度，以及，允许混合组分进行固化。

树脂药卷的最常见类型周知为双组分系统，因为其容纳催化剂及树脂。这些双组分树脂药卷经由多种技术生产。总体而言，这些技术涉及使薄膜网形成为管内具有隔断的管状，从而，生产出分隔管。分隔管的一个隔室容纳树脂成分，而分隔管的另一隔室容纳催化剂成分。每隔一定距离封断该管，以形成已充填包装的长度。在填装机中对分隔包装进行填充，以将可固化树脂流收纳到一个隔室，并将催化剂流收纳到另一隔室。树脂以及催化剂在分开的混合容器中制备并传送至填装机。树脂及催化剂的制备及传送以常规方式进行，即以最少的反馈控制或处理控制进行分批操作或半连续操作。美国专利No.3,889,446（Simmons等人）提供了这种处理的示例。

树脂药卷的另一类型周知为双速树脂药卷，例如，在第一隔室中容纳快速固化树脂和慢速固化树脂二者，而在第二隔室中容纳催化剂。在使用时，“快速固化树脂”是指与催化剂接触时在较短时间固化或“胶凝”的树脂。类似地，“慢速固化树脂”是指具有较长固化时间的树脂。典型地，较快固化树脂也具有较快固化时间，这里固化时间是树脂达到足够粘结强度所花费的时间。树脂固化时间通常受到树脂成分与催化剂成分的化学组成的影响。

与上述双组分树脂系统类似，在药卷中使快速固化树脂和慢速固化树脂与催化剂分开，因而，避免了反应在隔室划分障壁破裂之前进行。使用不同固化速度的两种树脂允许锚杆预拉伸。较快固化树脂朝药卷一端布置，而较慢固化树脂朝药卷另一端布置。通常，将双速药卷插进孔眼，使得含有较快树脂的端部邻接孔眼顶部，从而允许插进孔眼的锚杆首先被位于孔顶部处的树脂锚固。将药卷取向为较快端首先插进的方式，这对于成功锚固介质以提供支撑是重要的。例如，一旦锚杆被锚固于孔眼的顶部，可以将螺帽紧固于锚杆的相反端，以对与矿井顶面邻靠的相关支撑板施加压缩力，从而，帮助压缩并支撑矿井顶板。在对螺帽充分施加作用力之后，朝锚杆另一端布置的较慢固化树脂可以完全固化，以将锚杆的其余部分锚固在孔眼中。

目前，双速树脂药卷虽然周知，但主要由于其制造困难及其制造成本，在美国还未能广泛使用。典型地，将较快固化树脂及较慢固化树脂从单独的容器通过单独的馈送管路泵送至树脂药卷填装机，各管路在靠近填装机的端部处与泵及阀相连接。然后，操作人员交替选择来自馈送管路的树脂，将其注入药卷，以形成双速树脂药卷。然而，在顶板锚杆操作中所使用的树脂及催化剂是高粘度的，并且以层流方式流过管路。这些特性使得在药卷填充处理期间难以利落并快速地从一种树脂过渡到另一种树脂。在有些情况下，在进行这种过渡时，四至十倍药卷填充系统管路及泵中容纳量的树脂被浪费成为废料。虽然期望将过渡长度保持在25毫米左右以使得在固化期间锚杆的大部分处于张紧状态，但是，药卷内典型的树脂过渡长度可能达到200毫米或更大。此外，当在不同树脂之间改变时，必须使单独的泵启动及停止，这使用了大量能量，并且对馈送管路中挡住大量材料的阀施加更高的应力（strain）。另外，使用多样单一树脂、双组分系统的布局来生产具有多重固化时间的药卷，需要分开的混合及管路系统用于各树脂时间。通到填装机的泵及管路的数量倍增，使得整个生产系统的复杂性以指数方式增加，并进一步增加了废料。

发明内容