[发明专利]一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法

说明书

本发明公开了一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法，首先根据煤体赋存情况压制煤基体(1)，在煤基体(1)中间形成通孔(2)，然后在通孔(2)中间放入弹性圆柱体(3)，在通孔(2)中注入锚固剂形成锚固剂柱体(4)，对弹性圆柱体(3)充气加压，保持一定气压待锚固剂完全生效后，将弹性圆柱体(3)换为刚性柱体(6)，封堵通孔(2)两端形成试件，再然后将试件放置在伺服压力机(10)上，其中试件下部放置中间有与通孔(2)相同的孔，且该孔与通孔(2)对齐，压头(8)为直径与锚固剂柱体(4)直径相等的圆柱，开始降低压头(8)测试粘结力，最后采集数据分析。本发明以真实煤体作为受锚固基体，测试结果更加接近现场情况。

技术领域

本发明涉及一种粘结强度的测试方法，具体是一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法，属于矿业工程领域。

背景技术

锚杆支护是煤矿井下岩层巷道及煤层巷道的主要支护形式之一，其施工方式及作用原理是：首先在岩体或煤体中打钻孔，并放入树脂锚固剂，然后将锚杆插入钻孔中，待树脂锚固剂生效后，锚固剂将锚杆与钻孔内壁煤岩体粘结起来，使锚杆伸进钻孔的一端固定在煤岩体中，最后在锚杆伸出钻孔的一端固定托盘，从而约束围岩变形破坏；锚杆作为一种深入煤岩体中的受拉构件，发挥主动支护作用；从现场实践反馈来看，在煤层支护中，锚杆、煤体与锚固剂三者之间，最常见的破坏形式是煤体和锚固剂之间界面的粘结失效；经过分析，研究者认为主要是煤体强度较低，锚固结构松散，在地层应力及回采扰动过程中，易在粘结界面产生裂隙并逐渐发育至粘结滑脱或剪切滑移，因此，合理确定煤体与锚固剂间的粘结强度，适时补强支护，对煤矿井下支护设计极为重要。

目前实验室对锚固机理的研究主要围绕锚杆和锚固剂直接的粘结面，即第一锚固界面，并取得了众多研究成果；在关于锚固剂与围岩的粘结面，即第二锚固界面研究相对较少，且研究对象多集中于锚固剂与岩石或人造水泥基体的界面。申请号为201610254643.8的中国发明专利公布了一种测试锚固系统界面粘结强度的方法及装置，其方法为：制作试样后，在试样上钻孔，放入锚杆，然后注入锚固剂，待锚固剂凝固后，将测试试样放置于限位装置内，锚杆穿过限位孔；测试第一锚固界面时，将限位塞拧进限位孔内，并使限位塞与测试试样紧密贴合；测试第二锚固界面粘结强度时，将承拉盘安装在锚杆的内延长段上，并使承拉盘与锚固剂紧密贴合；对锚杆施加拉拔力，并实时记录拉拔力与拉拔位移；分析试验数据，根据公式计算锚固界面粘结强度，绘制试验曲线。由于在现场实践中，安装锚杆时，要先打钻孔，然后放入锚固剂，最后插入锚杆；锚杆对锚固剂产生一定挤压力，因此，锚固剂是在钻孔内受压的条件下逐渐凝固起效的，其粘结强度与未受压情况相比差距较大，采用上述发明专利公布的方法实验时，忽略了这个因素，致使测试结果与现场实践中的粘结强度误差较大。

煤体强度较低，锚固情况与岩石不同，且在实验中，采用常规方法将面临试件难以加工的问题；尤其当煤体为较为松散破碎的软煤时，锚固界面的粗糙度，受粘结程度与岩石或人造水泥基体有很大不同，该类煤体介质是不均匀、非连续、各向异性的；在该类软煤上钻孔时，钻孔内壁为粗糙界面，而岩石或人造水泥基体的钻孔内壁常常较为光滑；同时在受应力扰动期间，松散破碎软煤内部结构及锚固材料的物理力学性质参数在不断变化，这些因素对锚固材料粘结强度影响较大；且针对强度极低的软煤进行实验时，对软煤取样后，极难将煤样加工成实验所需的试件。因此对于在松散破碎软煤中进行锚杆支护这种特殊环境下，煤体与锚固剂界面(第二锚固界面)粘结强度测定及效果分析还缺乏系统的研究方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法，该方法以真实煤体作为受锚固基体，能够量化计算煤体与锚固剂脱粘强度，同时测试结果更加接近现场情况。

为实现上述目的，本发明提供的一种煤体与锚固剂界面粘结强度测试方法，包括以下步骤：

(一)制作煤基体：在现场取煤样，并根据现场煤体赋存状态将煤体压制成煤基体，同时在煤基体中间形成直径与钻孔相等的圆形通孔，该煤基体为实验所需的尺寸；