一种针对煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置的制作方法

1.本实用新型属于防腐技术领域，具体而言，涉及一种针对煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置。


背景技术：

2.煤巷锚网支护是用于防止煤矿巷道围岩冒顶、坍塌、变形破坏的先进的主动支护技术，是我国目前煤巷支护的最主要的支护技术手段。煤巷锚网支护材料，包括锚杆及附件(托板、垫圈、螺母)、锚索及附件、树脂锚固剂、护网、钢筋托梁、钢带等，均属受力件，其中以钢制锚杆、锚索承受的拉应力最大，在顶板淋水等腐蚀较为严重部位，存在发生应力腐蚀断裂的高风险。中华人民共和国煤炭行业标准《煤巷锚杆支护技术规范》(mt/t1104-2009)中对钢制锚杆和锚索的型号规格及抗拉强度做了专门的规定和要求，但未涉及到钢制锚杆和锚索应力腐蚀的防护技术。
3.由于钢制锚杆和锚索锚入煤岩层中的部分难以采用涂覆防腐漆或防锈油的方法进行防腐处理，因此通常会考虑选用牺牲阳极法阴极保护技术预防发生应力腐蚀断裂。但传统的牺牲阳极阴极保护方法需要面临诸多问题，其中最突出的就是在煤巷拱部或帮部挖埋牺牲阳极存在的施工麻烦与安全风险。
4.因此，研究设计一种防腐施工简易安全、不需要在煤岩中埋放牺牲阳极，就能对锚入煤岩层中的钢制锚杆和锚索进行阴极保护有效抑制其应力腐蚀的新型防护装置，是煤矿安全生产的迫切需求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种针对煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置，该装置为施工简易安全、防护效果优良、便于检测维护的牺牲阳极型阴极保护装置，用以消除锚入煤岩中的钢制锚杆和锚索发生应力腐蚀断裂风险。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种针对煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置，包括：
7.作为阴极保护对象的锚入煤岩中的锚杆和锚索；
8.作为网状牺牲阳极的表层涂镀有活泼金属的金属护网，或夹放在金属护网与煤岩之间的活泼金属网；
9.所述金属护网用于煤巷锚网支护，且在用于煤巷锚网支护提供拉紧作用的同时，将所述网状牺牲阳极与被支护的煤岩保持紧密接触，使网状牺牲阳极与锚入煤岩中的锚杆和锚索组成电偶，对锚杆锚索进行阴极保护。
10.根据本实用新型的装置，所述金属护网为钢护网和/或铁护网。
11.根据本实用新型的装置，涂镀有活泼金属的金属护网选自镀锌的钢护网和铁护网、镀铝的钢护网和铁护网、涂覆富锌防腐涂料的钢护网和铁护网中的一种或多种。
12.根据本实用新型的装置，所述活泼金属网选自由铝、镁、锌及其合金制成的铝网、
镁网、锌网以及铝镁合金网、铝锌合金网、铝镁锌合金网中的一种或多种。
13.根据本实用新型的装置，所述锚杆和锚索为钢制锚杆和钢制锚索。
14.根据本实用新型的装置，所述金属护网或活泼金属网的网型为菱形和矩形，网线直径1～6mm，网眼密度100～10000个/平米。
15.根据本实用新型的装置，所述金属护网或活泼金属网的网型为菱形和矩形，网线直径2～3mm，网眼密度500～4000个/平米。
16.根据本实用新型的装置，通过金属护网及煤巷锚网支护构件的预紧力和导电性，使网状牺牲阳极与煤巷煤岩保持紧密接触并与锚杆锚索直接电导通，对锚入煤岩中的钢制锚杆和钢制锚索进行阴极保护。
17.根据本实用新型的装置，所述煤巷锚网支护构件包括钢筋托梁、钢带、锚杆托板螺母、锚索托板螺母等。
18.根据本实用新型的装置，还包括与锚杆电连通的电压表及参比电极。
19.本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：
20.本实用新型针对锚网支护应力腐蚀，利用金属护网正常存在的拉紧力使网状牺牲阳极与被支护的煤岩保持紧密接触，使网状牺牲阳极与锚入煤岩中的钢制锚杆和锚索组成良好电偶，对锚杆锚索进行阴极保护抑制应力腐蚀。本实用新型使用不需要挖埋的网状牺牲阳极，对锚入煤岩中的钢制锚杆和锚索进行阴极保护，不仅具有防腐施工简易安全、适于锚杆锚索应力腐蚀防护、方便检测防护效果的特点，还具有能够自动调节电化学保护输出电流的能力，短期可免检，比如：在顶板淋水部位腐蚀较重的环境条件下，网状牺牲阳极与湿潮煤岩的接触电导率较大，其向锚杆锚索提供的阴极保护电流也较大；反之，在相对干燥腐蚀较轻的环境条件下，网状牺牲阳极与湿潮煤岩的接触电导率较低，其向锚杆锚索提供的阴极保护电流也较低，从而可以使锚杆锚索电位负移长期稳定保持在比较适宜的150～300mv，高效持久抑制应力腐蚀的发生。
附图说明
21.图1为一种针对煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置的结构安装示意图；
22.图2为另一种针对煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置的结构安装示意图；
23.图中标记如下，煤岩(1)，活泼金属网(2)，锚杆(3)，侧面金属护网(4)，锚杆/锚索托板螺母(5)，托板(6)，锚索(7)，顶面金属护网(8)，参比电极(9)，电压表(10)；图2相比图1，将侧面金属护网(4)和顶面金属护网(8)替换为阳极型护网(11)。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定
的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
26.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.本实用新型实施例采用的各类活泼金属网、金属护网、活性镀层金属护网及富锌防腐涂料等均可从市售渠道获得，不限厂家。
28.实施例1
29.本实施例以夹放活泼金属网(锌网)为特征的抑制煤巷锚网支护应力腐蚀的防护装置，包括：
30.作为阴极保护对象的锚入煤岩1中的钢制锚杆3和锚索7；
31.作为网状牺牲阳极的夹放在金属护网(包括侧面金属护网4和顶面金属护网8，本实施例采用铁护网和钢护网)与煤岩之间的活泼金属网2(本实施例采用锌网)；
32.侧面金属护网4和顶面金属护网8用于煤巷锚网支护，且在用于煤巷锚网支护提供拉紧作用的同时，将活泼金属网2与被支护的煤岩1保持紧密接触，使活泼金属网2与锚入煤岩中的锚杆3和锚索7组成良好电偶，对锚杆锚索进行阴极保护。
33.本实施例装置安装时，依照图1所示的防护装置的结构图先将锚索7、锚杆3紧固后，再将活泼金属网2夹放在侧面金属护网4与煤巷煤岩1之间以及顶面金属护网8与煤巷煤岩1之间，借助施加在侧面金属护网4或顶面金属护网8以及锚杆/锚索托板螺母5等锚网支护构件的预紧力和导电性它锚网支护构件的预紧力和导电性，使活泼金属网2与煤岩1及侧面金属护网4和顶面金属护网8保持紧密接触并与锚杆3、锚索7直接电导通，对锚入煤岩1中的钢制锚杆3和锚索7进行阴极保护；该装置中还包括与锚杆7电连通的电压表10及参比电极9。
34.锌网的主要技术参数：
35.化学成分：为质量分数大于99％的高纯锌，
36.网型与制成方法：菱形、编织，
37.网眼密度：550个/平米；
38.网线直径：2毫米。
39.该锌网作为牺牲阳极，对锚杆3、锚索7保护效果的判定方式为：钢制锚索7在与夹放活泼金属网2(锌网)的顶面金属护网8(钢护网)接通的180天内的电位负移量为220～305mv，钢制锚杆3在与夹放活泼金属网2(锌网)的侧面金属护网4(铁护网)接通的180天内的电位负移量为205～295mv，此防护装置对钢制锚索7和锚杆3均具有优良的阴极保护能力，可以有效抑制锚杆3、锚索7应力腐蚀的发生。
40.本实施例防护装置通过利用锚网主动支护固有的预紧力及其电导性，避免了挖埋牺牲阳极存在的施工麻烦与安全风险，同时还省去了电化学保护需要布线的繁琐操作，对于防止锚杆锚索发生应力腐蚀非常实用。
41.实施例2
42.与实施例1类似，不同之处在于采用的活泼金属网2为铝网，作为网状牺牲阳极夹放在金属护网(包括侧面金属护网4和顶面金属护网8，本实施例采用铁护网和钢护网)与煤岩1之间，铝网的主要技术参数：
43.化学成分：为质量分数大于99％的高纯铝，
44.网型与制成方法：矩形、编织，
45.网眼密度：1000个/平米；
46.网线直径：3毫米。
47.该铝网作为牺牲阳极对锚杆、锚索保护效果的判定方式为：钢制锚索7在与夹放铝网的顶面金属护网8接通的180天内的电位负移量为160～270mv，钢制锚杆3在与夹放铝网的侧面金属护网4接通的180天内的电位负移量为155～250mv，此防护装置对钢制锚索7和锚杆3均具有优良的阴极保护能力，可以有效抑制锚杆锚索应力腐蚀的发生。
48.实施例3
49.本实施例以安装采用阳极型护网(镀锌钢护网)为特征的抑制煤巷锚网支护应力腐蚀的新的防护装置，包括：
50.作为阴极保护对象的锚入煤岩中的锚杆3和锚索7；
51.作为网状牺牲阳极的阳极型护网11(镀锌钢护网)，以代替常规的金属护网；
52.该镀锌钢护网用于煤巷锚网支护，且在用于煤巷锚网支护提供拉紧作用的同时，使其与被支护的煤岩1保持紧密接触，作为网状牺牲阳极的镀锌钢护网与锚入煤岩中的锚杆3和锚索7组成电偶，对锚杆3、锚索7进行阴极保护，该装置中还包括与锚杆7电连通的电压表10及参比电极9。
53.本实施例装置在安装时，依照图2所示的防护装置的结构图，改用兼具金属护网抗拉性能和网状牺牲阳极性能的阳极型护网11(镀锌钢护网)替代常用的金属护网(例如钢护网)，然后按照正常的煤巷锚网支护施工方法进行施工安装，通过借助镀锌钢护网及煤巷锚网支护构件的预紧力和导电性，使镀锌钢护网与煤巷煤岩保持紧密接触并与锚杆锚索直接电导通，对锚入煤岩中的钢制锚杆和锚索进行阴极保护。镀锌钢护网的主要技术参数：
54.镀锌钢护网中镀层化学成分为质量分数大于99％的高纯锌；
55.网型与制成方法：菱形、编织，
56.网眼密度：550个/平米；
57.网线直径：3毫米。
58.该镀锌钢护网作为牺牲阳极对锚杆3、锚索7保护效果的判定方式为：钢制锚索7在使用镀锌钢护网的180天内的电位负移量为190～295mv，钢制锚杆3在使用镀锌钢护网的180天内的电位负移量为185～290mv，此防护装置对钢制锚索7和锚杆3均具有良好的阴极保护能力，可以有效抑制锚杆3、锚索7应力腐蚀的发生。
59.实施例4
60.本实施例与实施例3类似，不同之处在于使用阳极型护网11(涂富锌涂料钢护网)替代常用的金属护网，然后按照正常的煤巷锚网支护施工方法进行施工安装，通过借助涂富锌涂料钢护网及煤巷锚网支护构件的预紧力和导电性，使涂富锌涂料钢护网与煤巷煤岩1保持紧密接触并与锚杆锚索直接电导通，对锚入煤岩中的钢制锚杆3和锚索7进行阴极保
护。该涂富锌涂料钢护网的主要技术参数：
61.涂层性质：锌粉质量分数大于50％的无机富锌涂层；
62.网型与制成方法：矩形、焊接；
63.网眼密度：300个/平米；
64.网线直径：5毫米。
65.该涂有富锌涂料的钢护网作为牺牲阳极对锚杆3、锚索7保护效果的判定方式为：钢制锚索7在使用涂有富锌涂料的钢护网的120天内的电位负移量为170～275mv，钢制锚杆3在使用涂有富锌涂料的钢护网的120天内的电位负移量为165～260mv，此防护装置对钢制锚索7和锚杆3均具有良好的阴极保护能力，可以有效抑制锚杆3、锚索7应力腐蚀的发生。
66.本实施例防护装置用于防止锚杆锚索应力腐蚀，不仅同样避免了挖埋牺牲阳极存在的施工麻烦与安全风险，并省去了电化学保护需要布线的繁琐操作，此外对于在用的锚网支护中的金属护网能通过涂富锌涂料的方式使其产生网状牺牲阳极的功能，对于防止锚杆锚索发生应力腐蚀更为实用。
67.本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本实用新型做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本实用新型权利要求所限定的范围之内。