《玻璃纤维 增强塑料锚杆产品技术及产业化分析报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玻璃纤维 增强塑料锚杆产品技术及产业化分析报告.doc（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、玻璃纤维 增强塑料锚杆产品技术及产业化分析报告一、概述我国是一个采煤大国，年产量高达25亿吨。锚喷支护是先进的煤巷支护方式，其中锚杆是主要的支护器材。目前，矿井巷帮使用锚杆材料以钢质为主，钢质锚杆在煤矿井下作业中，因采煤机械截齿金属锚杆产生碰撞，会产生火花，遇到瓦斯和煤尘会造成爆炸;此外，截割下的废钢锚杆混入煤中，不仅影响煤质，而且极易损坏输送设备。国内外相关部门，对研制高强度、耐腐蚀、低成本的非金属锚杆产品高度重视，不惜投入大量人力、物力进行研究，其中玻璃纤维增强塑料锚杆是主要的攻关方向。玻璃纤维增强塑料锚杆(简称玻璃钢锚杆)，它是由玻璃纤维和合成树脂经复合工艺，制作而成的一种功能型的新型材
2、料。全球第一根适合煤矿井下使用的玻璃钢锚杆，由前苏联劳动保护局和矿山管理局在1991年联合研发成功，并开始井下工业性试验，但因苏联解体而停滞下来。美国杜邦公司于上世纪九十年代中期，推出了适合煤矿井下使用，又能工业化生产的玻璃钢锚杆产品，并迅速在采煤业发达国家(如美国、德国、澳大利亚、新西兰等国家)中推广使用。据美国政府网站公布的数字，美国2002年煤矿中使用的玻璃钢锚杆的数量为1亿4千万根，在澳大利亚煤矿煤帮支护中，使用玻璃钢锚杆是国家法规规定的内容。二、目前我国玻璃钢锚杆的现状我国的煤矿用玻璃钢锚杆研究，起始于上个世纪七十年代。在原煤炭部的主持下，中国煤炭科学总院、北京建井所、北京开采所、杭
3、州环保所、中国矿业大学、兖州矿务局、淮南矿务局等单位相继组织了专题攻关，对煤矿用玻璃钢锚杆的结构、化学配方、力学性能及工业化生产工艺等都进行了深入地研究，取得了一定的成果。陆续试制出多种形式和不同组成成份的玻璃钢锚杆试制产品。以手糊成型技术为代表的第一代产品，由于生产以手工操作为主，工业化程度不高，质量稳定性差而被淘汰。2001年11月，以中国矿业大学马念杰教授为主的科研小组与西山矿务局合作，率先试制出以拉挤成型技术为代表的，工业化生产的第二代产品(锚杆尾部螺纹采用复合形式)，并相继将技术转让于平顶山、邢台、阳泉、汾西、淮南等矿务局。由于该玻璃钢锚杆尾部螺纹采用复合钢质套筒，在套筒表面加工螺纹
4、的形式，锚杆质量稳定性差，难以达到有关规定的要求，且生产成本较高。2002年下半年，石家庄中煤支护设备有限公司，在消化吸收国外技术的基础上，开发出煤矿用玻璃钢锚杆的产品(目前国内的主流产品)，该技术产品在锚杆尾部螺纹结构上，仿澳大利亚技术，锚杆尾部螺纹采用复合形式，复合高强度尼龙的工艺，同时开发出配套的非金属托盘和螺母，解决了整套锚杆的非金属问题，同时尾部螺纹的承载力也有明显提高，(工业化生产的技术指标可稳定在50KN左右)。但由于其尾部螺纹采用两种不同性质的材料复合，锚杆质量稳定性差，生产成本较高，不能满足大部分矿务局的要求(澳大利亚玻璃钢锚杆采用全锚固方式，对尾部螺纹承载力的要求不高，而国
5、内为降低生产成本，普遍采用端锚方式)。此外国内尚有一些单位，亦陆续推出所研制的煤矿用玻璃钢锚杆产品，但由于种种缺陷，未在国内形成影响(北京飞博特、南京奥沃等)。我公司致力于高强度全塑型玻璃纤维增强塑料锚杆的研究与开发，在整合多方资源的基础上，经过几年攻关，于2005年初，成功开发出适合在国内煤炭系统使用的第三代高强度、全塑型玻璃钢锚杆产品，实现了玻璃钢锚杆整体非金属化，杆体一次成型的技术，产品质量达到有关规定的要求，并在徐州建立了产品生产基地。三、玻璃钢锚杆的特点玻璃钢(有机)是树脂基复合材料的俗称。它是以不饱和树脂为基本材料，以玻璃纤维为增强材料复合而成。合成树脂良好的化学性能和玻璃纤维高强
6、度的特点，决定了玻璃钢这种复合材料具有其他材料无法比拟的性能优势。玻璃钢锚杆在煤矿井下支护中使用，有以下几个突出的优点:(一)玻璃钢锚杆支护效果好:根据中国煤炭科学总院的相关研究资料，煤矿井下支护使用钢锚杆一般在安装后8个月开始减弱支护效果，二年左右时间将基本失去支护作用。而玻璃钢锚杆具有良好的耐腐蚀性能，井下使用不受紫外线照射，老化速度缓慢。煤矿井下服务时间内，完全能保持支护效果。我国煤炭系统管理部门对全国煤矿金属构件腐蚀状况调查的统计，金属锚杆的腐蚀速度一般为1.2mm/a，为大气环境中的2-3倍。(二)玻璃钢锚杆轻质高强:玻璃钢的相对质量密度只有1.5-2.0，而强度却能达到或超过钢材的
7、水平，玻璃钢锚杆的支护强度不低于钢锚杆的支护强度，而其重量只有同规格钢锚杆的1/5到1/4左右。(三)玻璃钢锚杆综采作业时便捷:综采回采时，采煤机直接切割锚杆，不会产生火花，不用拆卸原有锚杆，特别适合于综采作业，即保证了井下作业的安全，又解决了矿井锚固支护作用，可大幅度提高煤炭开采效率。(四)玻璃钢锚杆易切割，不会产生火花:玻璃钢是非金属材料，易切割，且不会产生火花，特别适合于高瓦斯矿井使用，即保证了井下作业的安全，又解决了矿井锚固支护作用，可大幅度提高煤炭开采效率。此外，玻璃钢锚杆切割后，随煤一起输送进仓，避免了废钢锚杆对输送设备的损坏。(五)玻璃钢锚杆的生产成本较低:玻璃钢锚杆的直接生产成
8、本是同类钢锚杆的60%左右。四、玻璃钢锚杆开发及技术水平玻璃钢锚杆的关键技术是杆体尾部全螺纹的制作工艺要求及性能。我公司经过多年潜心研究，研制出第三代拉挤模压全螺纹一次成型技术，采用PLC可编程数字化控制一次模压成型的工艺设备，生产的全螺纹式玻璃纤维增强塑料杆体已取得MA煤矿矿用产品安全标志证书。其产品特点;1.高性能:杆体尾部全螺纹采用玻璃钢材料，与杆体一次模压成型，螺纹和杆体固化为一体，产品的整体承载强度有了明显地提高，此项技术属国内首创，居世界先进水平;2.非金属:整体非金属材料，可切割，满足煤矿井下安全生产需求;3.高强度:耐酸、耐碱，耐老化，高强度，可代替金属锚杆;4.安全性:抗静电
9、、阻燃，切割时不产生火花;5.重量轻:玻璃钢锚杆重量为同规格钢质锚杆的1/5，能提高生产工效。目前，该产品先后在兖州矿务局、淮南矿务局、新汶矿务局、义马矿务局、平顶山矿务局、抚顺矿务局、峰峰矿务局等单位进行井下试用，取得一定的效果。其中义马矿务局、平顶山矿务局、峰峰矿务局等单位已引进了工艺设备，其它矿务局正在考虑之中。五、玻璃钢锚杆试用实例玻璃钢锚杆在抚顺矿业集团公司老虎台矿进行了井下工业性实验，实验报告表明:1.全螺纹玻璃钢锚杆的抗拉强度、托盘的抗压强度和锚杆扭矩等各项技术指标达到支护强度要求，可以满足特厚、压力大、并有冲击地压发生的媒层巷道支护的要求。2.锚杆重量轻，易于搬运安装，减轻了劳
10、动强度。玻璃钢锚杆在淮南矿务局的谢桥煤矿进行了井下试验，其优点如下:优点:玻璃钢锚杆重量轻、安装方便，工人劳动强度低，普遍乐于接受;耐老化、耐腐蚀、耐酸碱、使用寿命长;能保护采掘机械不受损坏;与采掘机械碰撞以及自身断裂不产生火花;待添加的隐藏文字内容2六、项目的阶段性成果及产业化前景第三代全螺纹式玻璃纤维增强塑料锚杆的研发已取得阶段性成果，产品已被用户所接受。由于该项目开发的煤矿用全塑型玻璃钢锚杆，突破了整体抗拉强度，规模化生产成型技术和设备及降低综合生产成本三大难题，项目产品的性能优于同类钢质锚杆，产品价格低于同类钢质锚杆，因此，在国内煤炭系统，替代现用的钢质锚杆，全面推广使用玻璃钢锚杆是一
11、种必然趋势。目前，我公司研发的高强度、全塑型玻璃钢锚杆生产技术和设备已转让于义马、峰峰、西山、平顶山及抚顺等矿务局。尤其是西山和平顶山矿务局均已有矿大马念杰教授转让的生产线，从一个侧面说明了我公司的技术在国内的影响力。三、项目主要开发工作及技术水平项目产品研制过程中，在以下几个方面作了大量的研究并有所突破。1.杆尾全螺纹采用玻璃钢材料，与杆体一次模压成型。螺纹和杆体固化为一体，不仅降低了生产成本，产品的整体抗拉强度有明显地提高(锚杆尾部螺纹承载力可达80KN)。此项技术属国内首创，居世界先进水平，亦是本项目的技术突破和技术核心。2.自行研制了适合规模化工业生产的工艺和全自动流水线，主机采用PL
12、L可编程数字化控制，设备操作简便，性能稳定。3.与树脂供应商联合开发了专用不饱和树脂，确保项目原材料供应，降低生产，同时将模压成型时间缩短，提高了劳动生产率，大幅度降低了项目产品的直接生产成本。4.致力于降低产品的综合生产成本。本项目研究中，就如何降低项目产品的综合生产成本，做了大量的研究，试验工作，从技术路线选择，工艺方案确定，生产流水线研制及原辅材料选择等各个环节入手，深入研究，反复实验，项目产品的综合性价比优于同类玻璃钢锚杆(包括国外的)。项目前景仅以煤矿为例，我国拥有大小煤矿有几万家之多，年产煤量达25亿吨左右。每年都有几千万米的巷道形成。按规定，挖出煤所形成的巷道必须立即装上防护网，并用锚杆加固，以防塌方。也就是每年都有几亿根的锚杆消耗掉，金属锚杆除了上述所说的缺点外，具有成本较高，每套大致在25-38元左右，而玻璃钢锚杆成本在15-25元/套。成本远低于金属锚杆，经营者利润空间较大，这种既降低了成本，又减轻劳动强度的新品种，是各矿务局热衷追求产品之一。该项目意向不但与十几家矿务局进行过接触，获得他们认可以外，并专门与北京煤炭科学总院专家进行探讨、深受好评，并提出以煤炭科学总院名义申请国家基金立项开发。由此可见，无论是直接用户，还是科研部门都非常看好该项目。因此有理由相信项目前景应该是柳暗花明、气象万新。4722005
