錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，可有效解決現有技術費時費力，同時準確率低的問題，其解決的技術方案是，包括機架、鋼管、錨桿和環形油缸，機架由支腿、上框架和下框架構成，4個支腿分別焊接在水平的上框架、下框架的四角上，機架的前部裝有油缸安裝板，油缸安裝板上裝有環形油缸，上框架上安裝有支座，支座上裝有手動泵和數顯表，下框架上經夾板固定有鋼管，錨桿一端錨固在鋼管內，另一端穿過環形油缸中心，錨桿伸出環形油缸的一端，由環形油缸端部的擋板固定，本實用新型成本低，準確率高，大大提高了工作效率，有效防止了工作現場頂板冒頂事故的發生，是錨桿錨固力測試裝置上的創新。
【專利說明】錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦領域，特別是一種錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置。
【背景技術】
[0002]由于錨桿支護方式具有施工成本低、速度快、工人勞動強度減輕等優點，因而成為井巷與巖土工程的主要支護加固方式。我國每年僅用于煤巷的錨桿數量都在幾千萬根以上。對于錨桿支護巷道，錨桿錨固質量的優劣對能否提高圍巖整體承載力有著直接影響，是煤礦安全生產的重要指標。因此對錨桿錨固質量的檢測是促進煤礦安全生產的重要環節。事實上，隨著我國煤礦資源開采深度的越來越深入，由于受圍巖高應力、圍巖性質差異和地質構造的影響，同一條巷道的錨桿拉拔力的大小都有差異，少數錨桿拉拔力達不到設計要求，甚至都將引起跨巷、冒頂事故的發生。現階段錨桿錨固質量及受力狀態的檢測大多仍然停留在破壞性拉拔試驗階段，這種檢測手段既費工又費時，對加固的巖體也產生較強的擾動，降低了錨桿對圍巖的加固作用，同時很難準確地計算錨固力是否滿足設計要求。如果能對拉拔力進行無損檢測勢必將大大減輕工人的勞動強度，節約成本，為了加強煤礦的安全生產，避免此類事故的發生，應用相關理論知識和結合現場情況，開發出一種錨桿錨固仿真綜合實驗裝置，通過在實驗室模擬錨固錨桿拉拔過程，檢測錨固力的大小和對錨桿錨固質量進行無損檢測的研究勢在必行。
【發明內容】
[0003]針對上述情況，為解決現有技術之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，可有效解決現有技術費時費力，對加固的巖體產生較強的擾動，降低了錨桿對圍巖的加固作用，同時準確率低的問題。
[0004]本實用新型解決的技術方案是，包括機架、鋼管、錨桿和環形油缸，機架由支腿、上框架和下框架構成，4個支腿分別焊接在水平的上框架、下框架的四角上，機架的前部裝有油缸安裝板，油缸安裝板上裝有環形油缸，上框架上安裝有支座，支座上裝有手動泵和數顯表，下框架上經夾板固定有鋼管，錨桿一端錨固在鋼管內，另一端穿過環形油缸中心，錨桿伸出環形油缸的一端，由環形油缸端部的擋板固定。
[0005]本實用新型裝置結構新穎合理，成本低，效果好，省時省力，準確率高，大大提高了工作效率，有效防止了工作現場頂板冒頂事故的發生，是錨桿錨固力測試裝置上的創新。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的立體結構示意圖。
[0007]圖2為本實用新型的結構主視圖。
[0008]圖3為本實用新型的結構仰視圖。
[0009]圖4為本實用新型的結構側視圖。【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0011]由圖1-4給出，本實用新型包括機架、鋼管、錨桿和環形油缸，機架I由支腿5、上框架4和下框架11構成，經地腳螺栓固定在基礎上，4個支腿5分別焊接在水平的上框架4、下框架11的四角上，機架I的前部裝有油缸安裝板6，油缸安裝板6上裝有環形油缸9，上框架4上安裝有支座10，支座10上裝有手動泵和數顯表(圖中未畫出)，下框架11上經夾板
3固定有鋼管2，錨桿7 —端通過錨固劑錨固在鋼管2內，另一端穿過環形油缸9中心，錨桿7伸出環形油缸9的一端，由環形油缸9端部的擋板8固定。
[0012]為了保證使用效果，所述的支腿5為方鋼制成的600X60X60mm的長方體，支腿5下部裝有用于穩定的平板13，平板13經地腳螺栓固定在基礎上。
[0013]所述的上框架4、下框架11均為4根方鋼首尾垂直依次焊接在一起構成的長方形，方鋼的尺寸為680X60X60mm。
[0014]所述的夾板3有4個，內表面為圓弧狀，和鋼管2的弧度相匹配，夾板3的4個角有螺栓孔，經螺栓和螺母將鋼管2固定在下框架11的兩端和中間的橫梁12上，鋼管2為無縫鋼管，內徑為28mm,長為2000mm,壁厚為3mm,—端封閉。
[0015]所述的油缸安裝板6的尺寸為200 X 200 X 10mm，通過角鋼固定安裝在機架I的前
部，用來放置環形油缸9。
[0016]所述的支座10的尺寸為750X200X10mm，其上有固定孔，用來固定手動泵和數顯表。
[0017]所述的擋板8直徑為70mm,厚為IOmm,用來擋住環形油缸和錨桿。
[0018]所述的環形油缸9、手動泵和數顯表構成加壓裝置，環形油缸9的行程為60_，額定壓力為30T，內徑為45mm，手動泵的尺寸為630X 175X 170mm,儲油量為0.7L，用來控制油缸的伸縮，數顯表可以直接顯示壓力的大小。
[0019]所述的鋪桿7直徑為20mm，長為2400mm，一端在鋼管2中鋪固，另一端用環形油缸9加壓。
[0020]所述的油缸安裝板6由水平的橫向部分和向上的斜向部分組成，橫向部分水平裝在下框架11前部，斜向部分一端裝在上框架4上,另一端與橫向部分連接在一起,構成環形油缸9的固定支撐結構。
[0021]為了達到使用效果，機架I的支腿5通過平板與地面連接之前必須要向基礎坑內澆灌混凝土，搗實后方可通過地腳螺栓固定在地面上，這是為了保證環形油缸在加壓錨固系統時確保支架的平衡穩定性和人員安全；鋼管2 —端封閉，這樣是為了得到更好的錨固效果；夾板3用螺栓和螺母固定在方鋼上，并固定緊，否則會將鋼管拉出，達不到拉拔實驗的目的；錨桿尾部留有100_的自由段，這樣可以在自由段放置錨桿錨固質量無損檢測裝置的傳感器；加壓過程一定要緩慢均勻，否則容易出現安全事故。
[0022]本實用新型的工作原理如下:工程現場錨桿支護的施工過程是，先用錨桿鉆機向圍巖里面鉆孔，然后將樹脂錨固劑放入鉆孔中，用錨桿將其慢慢推到孔底，再用錨桿鉆機將錨桿邊旋轉邊推進到孔底，待錨固劑固化一段時間后，該錨固系統即粘結在一起。錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置采用機架I作為支撐，采用鋼管2模擬圍巖，由錨桿7和錨固劑及鋼管2組成的錨固系統跟現場錨桿圍巖系統比較接近。采用環形油缸9給錨桿加壓，隨著壓力的緩慢均勻增加，錨桿和鋼管之間會產生明顯的相對位移，此時記錄加壓裝置數顯表上顯示的數據，這樣就能夠模擬真實的錨固錨桿拉拔實驗過程。在實驗室拉拔的過程中，可以解決現場難以實現的問題。在實驗室可以對錨固力的大小進行分析，通過研究不同型號的錨固劑錨固情況下錨固力的大小，指導現場錨桿拉拔力的設計。還可以在錨桿頂端安置錨桿錨固質量無損檢測裝置，實現對錨桿不同錨固力下的無損檢測研究，這對于現場錨桿錨固質量的無損檢測有非常重要的意義。
[0023]本實用新型的設備安裝步驟為:首先開挖一個基礎坑，向基礎坑內澆灌混凝土，搗實干燥后通過地腳螺栓將機架的底板固定在地面上，將鋼管放置在夾板上，用螺栓固定緊鋼管。將樹脂錨固劑放入鋼管中，然后用錨桿將其慢慢推到無縫鋼管底部，用錨桿鉆機將錨桿邊旋轉邊推進到鋼管底部，錨桿會和鋼管錨固到一起，形成鋼管-錨桿系統，在錨桿外露端加擋板，環形油缸穿過錨桿，外端再用擋板擋住，最后用螺母固定緊即可，環形油缸通過高壓油管和手動泵連接在一起。安裝好以后，開始緩慢均勻操縱手動泵壓桿，直到錨桿滑動或桿體破壞為止，記錄實驗數據，檢測錨固力的大小，實現對錨固力的分析。在做錨桿錨固無損檢測時，將無損檢測裝置傳感器連接在錨桿頂端，通過油缸加壓，研究在不同錨固力下錨固體的波導特性，繪制不同錨固力下的檢測曲線，實現錨桿錨固力的無損檢測。
[0024]本實用新型裝置結構新穎合理，是根據真實煤礦、隧道錨桿拉拔實驗模擬出來的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，它可以直觀系統的仿真煤礦、隧道等錨桿拉拔實驗過程，既有利于現場錨桿拉拔分析的研究，還有利于現場錨桿錨固質量的無損檢測，同時可以根據實驗分析結果，指導現場錨固施工過程，防止工作現場頂板冒頂事故的發生，是錨桿錨固力測試裝置上的創新，具有良好的經濟和社會效益。
【權利要求】
1.一種錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，包括機架、鋼管、錨桿和環形油缸，其特征在于，機架(1)由支腿(5)、上框架(4)和下框架(11)構成，4個支腿(5)分別焊接在水平的上框架(4)、下框架(11)的四角上，機架(1)的前部裝有油缸安裝板(6)，油缸安裝板(6)上裝有環形油缸(9)，上框架(4)上安裝有支座(10)，支座(10)上裝有手動泵和數顯表，下框架(11)上經夾板(3)固定有鋼管(2)，錨桿(7) —端錨固在鋼管(2)內，另一端穿過環形油缸(9)中心，錨桿(7)伸出環形油缸(9)的一端，由環形油缸(9)端部的擋板⑶固定。
2.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的支腿(5)為方鋼制成的600 X 60 X 60_的長方體，支腿(5)下部裝有用于穩定的平板(13)，平板(13)經地腳螺栓固定在基礎上。
3.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的上框架(4)、下框架(11)均為4根方鋼首尾垂直依次焊接在一起構成的長方形，方鋼的尺寸為680 X 60 X 60mm。
4.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的夾板(3)有4個，內表面為圓弧狀，和鋼管(2)的弧度相匹配，夾板(3)的4個角有螺栓孔，經螺栓和螺母將鋼管(2)固定在下框架(11)的兩端和中間的橫梁(12)上，鋼管(2)為無縫鋼管，內徑為28mm，長為2000mm，壁厚為3mm。
5.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的油缸安裝板(6)的尺寸為200X200X10mm，通過角鋼固定安裝在機架⑴的前部。
6.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的支座(10)的尺寸為750X20 0X 10mm，其上有固定孔。
7.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的擋板⑶直徑為70mm,厚為10mm。
8.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的環形油缸(9)、手動泵和數顯表構成加壓裝置，環形油缸(9)的行程為60_，額定壓力為30T，內徑為45mm，手動泵的尺寸為630X 175X 170mm，儲油量為0.7L。
9.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的錨桿(7)直徑為20mm，長為2400mm。
10.根據權利要求1所述的錨桿錨固力測試仿真綜合實驗裝置，其特征在于，所述的油缸安裝板(6)由水平的橫向部分和向上的斜向部分組成，橫向部分水平裝在下框架(11)前部，斜向部分一端裝在上框架(4)上，另一端與橫向部分連接在一起，構成環形油缸(9)的固定支撐結構。
【文檔編號】G01N19/00GK203672537SQ201420046772
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】劉少偉, 張祥, 張輝, 李鑫濤, 樊克松, 孟偉峰, 師小永, 張鴻獻, 許莉莉 申請人:河南理工大學