关于建设玻璃钢锚杆生产线的可行性报告[改).doc

年产100万套MGSL系列全螺纹玻璃钢锚杆生产线技术可行性论证报告神华宁煤集团矿山机械制造维修分公司二0一0年十一月一、概况 煤矿使用的锚杆品种很多，主要为各种结构形式的钢质锚杆。钢质锚杆采煤机截齿无法切割，采煤时截齿损坏严重或缠绕在滚筒上且易产生火花，不仅影响采煤速度而且不安全。为提高综采速度和安全，用于回采巷道两帮支护的钢质锚杆必须提前回收，回收锚杆工作量大、不安全。为此，从上世纪九十年代初，我国开始研制用于综采煤巷两帮支护的可切割锚杆，主要有竹质、木质及其它不同形式的可回收锚杆。实践证明，木、竹锚杆的抗拉强度低（小于20kN），锚固力小，控制煤帮效果差，一直没有得到推广应用。二十世纪60年代，发达国家己开始研制开发高性能非金属增强纤维复合材科（FRP）。FRP纤维增强复合材科包括：玻璃纤维（GFRP）、芳纶纤维（AFRP）、碳素纤维（CFRP）。FRP纤维增强复合材料具有抗拉强度高；耐化学腐蚀性好、即耐久性好，抗疲劳能力强；较高的电阻和较低的磁感应；阻燃性能好；比重小。FRP的力学性能与钢材力学性能比较见表1。由于FRP增强复合材料具有以上众多优良性能，上世纪90年代，美国、澳大制亚、加拿大等国研制了玻璃纤维增强塑料锚杆（GFRP锚杆），并成功应用于矿煤巷道、海堤、港口、高速公路边坡的支护，取得了良好的技术经济效益。我国本世纪初开始研制玻璃纤维增强塑料锚杆，到目前为止已形成三大系列，即全螺纹玻璃纤维（GFRP）增强塑料锚杆、模压表面粗糙式玻璃纤维增强塑料锚杆、左旋麻花式玻璃纤维增强塑料锚杆。三种型式的锚杆在杆体结构和成型工艺上都完全不同，我国目前全螺纹式应用较多。玻璃纤维增强塑锚杆主要应用于煤巷边帮的锚杆支护，我国煤矿巷道从2004年开始推广应用玻璃钢锚杆，目前山东、山西、内蒙古等省区煤矿已推广使用，特别是综采顺槽巷道、开切眼应用玻璃钢锚杆支护不仅提高了回采速度和安全性，而且降低了支护成本，减轻了工人的劳动强度。其经济效益和社会效益显著。煤矿煤巷巷帮锚杆支护中玻璃钢锚杆完全可以取代大量使用的钢质锚杆，煤巷采用玻璃钢锚杆支护具有很大的技术经济优势。表1纤维增强复合材料（FRP）与钢材力学性能比较钢筋钢绞线玻璃纤维筋（GFRP）玻璃纤维索（GFRP）碳纤维索（CFRP）芳纶纤维（AFRP）抗拉强度（MPa）490700140018905251125140017501680175011902100受拉弹性模量（GPa）2804201050140040/屈服强度（MPa）2101802004256425615416849154极限伸长（mm/mm）0.100.040.0350.050.030.0450.010.0150.020.025热膨胀系数（106/）11.711.79.99.90比 重7.97.91.52.02.41.51.61.25二、玻璃钢锚杆及成型技术现状 根据MT/T1061-2008树脂锚杆 玻璃纤维增强塑料杆体及附件煤炭行业标准的规定，玻璃钢锚杆主要用于煤矿煤巷护帮。特别适用于综采顺槽和开切眼的支护。由于玻璃钢锚杆具有抗拉强度大、阻燃、抗静电、易被采煤机截齿切割且不产生火花，不仅可大幅度提高采煤机的采煤速度，而且安全可靠。 1、玻璃钢锚杆主要技术性能分析 玻璃钢锚杆是以玻璃纤维纱为增强材料、以树脂为基体复合而成的新型复合材料锚杆。具有以下技术性能：抗拉强度大玻璃钢锚杆主要由玻璃纤维和树脂经高温固化复合而成，其力学性能主要决定选用的玻璃纤维的性能和树脂的性能，在玻璃纤维和树脂确定后，其性能还决定于成型工艺和工艺配方，其工艺不同，力学性能的差异较大。目前，国内大部分厂家生产的玻璃钢锚杆抗拉强度最大在600Mpa左右，而煤炭科学研究总院南京研究所目前研究的工艺，玻璃钢锚杆的最大抗拉强度可以达到1000Mpa，已远远高于20MnSi钢筋的抗拉强度，为国内领先水平。按行业标准规定：抗拉强度300Mpa，因此，用普通纤维纱和树脂生产的玻璃钢锚杆其抗拉强度即可满足煤巷支护的要求。阻燃、抗静电、易切割在树脂中加少量阻燃剂，锚杆即可符合阻燃要求，在锚杆表面涂液体抗静电液，锚杆即可符合抗静电要求。玻璃纤维锚杆是一种抗拉强度很高但剪切强度较低、弹模较低的复合材料锚杆，因此，在采煤机采煤时不需回收锚杆，采煤机截齿很易将玻璃钢锚杆切碎，且不会产生火花，不会损坏采煤机截齿，同时，可大幅度提高综采速度。具有较强的耐化学腐蚀性，可用于各种施工环境。与树脂锚固剂的握裹力大，锚固力大。重量轻，重量仅为同规格的钢锚杆的1/4，可大大减轻工人的劳动强度。玻璃钢锚杆比重为22.1t/m3，略比煤重，易于洗选。 2、MGSL系列玻璃钢锚杆主要技术参数（1） 抗拉强度： 300800MPa（2） 抗剪强度： 100150MPa（3） 扭矩： 4065N.m（4） 锚固力： 100kN （5） 杆体与螺母抗拉力：70kN（6） 抗静电、阻燃3、BLMJ-3型全螺纹玻璃钢锚杆成型机的主要特点 煤科总院南京研究所是煤矿支护的专业研究所，1997年就开始研究玻璃钢锚杆在煤矿的应用，2000年正式立为国家科技部项目。2002年研制成功模压型表面粗糙式玻璃钢锚杆生产线，2003年研制成功第一代全螺纹玻璃钢锚杆成型机MGSL-1型，2008年，研制成功第三代全螺纹玻璃钢锚杆成型机MGSL-3型，各项技术指标达到国际先进、国内领先水平，主要技术特点如下： 成型速度快，以直径20为例，速度1200mmmin，一般成型机仅为800mmmin； 采用新型进纱结构，玻纤含量提高10，强度提高20； 采用最先进的缠绕结构，可实现24小时不停机连续生产； 采用最先进的烘箱结构，停机时不会浪费原材料； 采用最先进的张力控制结构，确保螺纹深度的一致性； 生产线配备自动切割机和自动卸料机； 整机采用全封闭结构设计，便于气体抽放，美观。 成型机关键部件为变频调速器，可靠性好。4、BLMJ-3型全螺纹锚杆成型机主要技术参数可生产左旋或右旋全螺纹式锚杆、中空注桨锚杆、 530mm各种全螺纹式复合纤维锚杆或筋材锚杆长度：连续生产、任意长度螺距：可调额定生产能力： 70m/h额定总功率： 30kN设备外型尺寸： 3000010001550（mm）5、成型工艺特点 采用高温固化工艺，不会因环境温度的变化影响产品质量； 固化剂采用国外产品，不仅固化效果好，而且提高了杆体的抗拉强度和扭矩。工艺配方先进，采用同样材料，扭矩提高40、抗拉强度提高20以上。三、煤矿煤巷采用玻璃钢锚杆支护技术、经济优势 1、价格优势 玻璃钢锚杆与钢锚杆相比，价格便宜。玻璃钢锚杆与螺纹钢锚杆的销售价比较见表2，价格比较可以看出，玻璃钢锚杆具有明显的价格优势。中强玻璃钢锚杆比同规格的螺纹钢锚杆每套便宜68元，高强玻璃锚杆比同规格的螺纹钢锚便宜5元左右。 煤巷用玻璃钢锚杆及螺纹钢锚杆价格及性能比较 表2项目162000（含托板螺母）182000（含托板螺母）202000（含托板螺母）主要力学性能抗拉MPa抗剪（Mpa）扭矩（Nm）中强玻璃钢锚杆23元26元29元40010050高强玻璃钢锚杆 25元28元32元5801205520MnSi螺纹钢锚杆28元32元36元4005202501502002、煤巷用玻璃钢锚杆支护的技术优势 （1）玻璃钢锚杆力学性能满足煤巷支护设计要求MGSL全螺纹玻璃钢锚杆具有抗拉强度大的特点，根据南京研究所对国内煤矿，特别是西部矿区煤矿煤赋存条件、地应力、地压力情况的调研，煤巷煤帮采用中强玻璃钢锚杆支护已完全满足支护设计要求，对松软、应力、压力较大的煤巷采用高强玻璃钢锚杆也可满足支护设计要求。（2）综采煤巷采用玻璃钢锚杆技术、经济优势综合机械采煤技术的推广，为煤矿高产高效矿井的建设创造了条件。但由于煤巷采用钢锚杆支护，采煤机回采时务必先回收锚杆，否则，采煤机截齿易与钢锚杆撞击截齿损害严重，同时，撞击易产生火花，带来了很大的安全隐患，回收锚杆影响了采煤机的回采速度。由于玻璃钢锚杆具有高强、易切割、阻燃、抗静电的特点，采煤机回采时玻璃钢锚杆无须回收，不仅提高了回采速度，而且不会损坏截齿，没有任何安全隐患。其综合经济效益是十分巨大的。三、建设玻璃钢锚杆生产线主要配置及产能分析1、玻璃钢锚杆生产线产能分折MGSL-3型全螺纹玻璃钢锚杆杆体成型机自动化生产线单台生产能力为每分钟1.2mmin（以20计），年生产能力约为1.26020300432000m216000套 。5台MGSL-3型全螺纹玻璃钢锚杆杆体成型机的年生产能力为108万套锚杆。 2、建设周期 由于该项技术为成熟技术，如厂房已具备，设备制造、安装调试、技术培训约需3个月，安标申办约需三个月。 五、结论 1、煤科总院南京研究所研制的BLMJ-3型全螺纹玻璃钢锚杆成型机及成型技术代表了我国在该领域的最高