[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于錨桿錨固的試驗(yàn)臺(tái)及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410307777.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104075904B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康紅普;林健;楊景賀;呂華文;吳擁政;高富強(qiáng);邵培森
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于錨桿錨固的試驗(yàn)臺(tái)及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，錨桿支護(hù)已成為煤礦巷道安全高效的主要支護(hù)方式，在我國(guó)煤礦巷道中得到大面積推廣應(yīng)用。錨桿支護(hù)是將錨桿錨固于煤巖體內(nèi)，擰緊桿尾螺母，對(duì)圍巖施加預(yù)應(yīng)力，約束巷道圍巖的變形離層、碎脹與滑移錯(cuò)動(dòng)。

施工過(guò)程錨桿的錨固質(zhì)量是影響錨桿支護(hù)效果的主要因素之一。使用合格的錨桿、錨固劑等工程材料，在正常的施工工藝條件下，錨桿的外形結(jié)構(gòu)與尺寸、錨固劑攪拌的難易程度、鉆孔直徑等直接影響錨桿的錨固質(zhì)量。研究錨桿的錨固效果是提高錨桿支護(hù)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

錨桿的錨固是施工過(guò)程中，在巷道圍巖錨桿架設(shè)位置打鉆孔并裝入錨固劑，將錨桿邊推入鉆孔邊旋轉(zhuǎn)攪拌錨固劑，錨固劑經(jīng)攪拌后固化，并將錨桿粘結(jié)在鉆孔內(nèi)的過(guò)程。錨桿錨固過(guò)程推進(jìn)阻力和攪拌扭矩的大小，決定了錨桿錨固施工的難易程度，錨桿的推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度，決定了錨固劑攪拌的均勻程度，進(jìn)而影響錨固劑的固化粘結(jié)效果。而鉆孔直徑的大小對(duì)錨桿的推進(jìn)阻力和錨固劑攪拌的均勻程度都將產(chǎn)生直接影響，鉆孔直徑增加，推進(jìn)阻力降低，但鉆孔直徑超過(guò)一定限度時(shí)，將導(dǎo)致錨固劑攪拌不均勻，錨固質(zhì)量降低。

目前，對(duì)于錨桿錨固過(guò)程的檢測(cè)方法主要有兩大類(lèi)：井下試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。

井下試驗(yàn)主要通過(guò)錨桿拉拔計(jì)、鋼卷尺等檢測(cè)儀器，檢測(cè)錨桿的錨固力與外露長(zhǎng)度，評(píng)價(jià)錨桿的錨固效果，井下試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠真實(shí)反映井下錨桿的錨固狀況。但是，井下試驗(yàn)的缺點(diǎn)是：由于錨桿錨固涉及錨桿外形、錨固劑性能、鉆孔直徑、以及施工操作等各方面因素，測(cè)試系統(tǒng)極為復(fù)雜，加之井下特殊的環(huán)境，一些先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法與儀器的應(yīng)用也受到限制，還沒(méi)有能夠直接用于井下、進(jìn)行錨桿錨固過(guò)程參數(shù)測(cè)試的儀器設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的內(nèi)容，只能反映錨桿錨固的事后結(jié)果。并且，為保證巷道圍巖結(jié)構(gòu)完整性，錨桿錨固于圍巖鉆孔內(nèi)后，不能重新取出，也無(wú)法檢驗(yàn)錨固劑攪拌情況與實(shí)際固化狀態(tài)。

針對(duì)錨桿錨固的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，目前已有使用鋼管代替煤巖體鉆孔，人工推動(dòng)鉆機(jī)測(cè)試錨桿轉(zhuǎn)速和攪拌扭矩的試驗(yàn)方法，測(cè)試的數(shù)據(jù)能夠反映錨固劑攪拌的難易程度。但是，只能進(jìn)行部分項(xiàng)目測(cè)試，并且測(cè)試結(jié)果受人為因素影響大，測(cè)試條件和測(cè)試項(xiàng)目不足，不能全面反映推進(jìn)速度和推進(jìn)阻力等安裝參數(shù)，也不能滿足系統(tǒng)分析錨桿外形、錨固劑性能以及配套鉆孔直徑等參數(shù)對(duì)錨固效果影響的要求。而且，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的控制技術(shù)與數(shù)據(jù)采集，仍處于手動(dòng)操作、數(shù)字顯示與人工抄錄的技術(shù)水平，試驗(yàn)控制條件可重復(fù)性差、數(shù)據(jù)采集頻率低，易丟失數(shù)據(jù)，完全使用鋼管替代圍巖鉆孔，試驗(yàn)條件差異大，且很難觀察鋼管內(nèi)錨固劑的攪拌固化情況。

因此，針對(duì)以上不足，需要一種能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿錨固施工過(guò)程的試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用該試驗(yàn)臺(tái)準(zhǔn)確有效地檢測(cè)錨桿錨固施工參數(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種用于錨桿錨固的試驗(yàn)臺(tái)及檢測(cè)方法，使得能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿錨固施工過(guò)程，并且控制和檢測(cè)施工參數(shù)，可對(duì)錨固劑攪拌固化效果進(jìn)行剖切觀察。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于錨桿錨固的試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)包括用于礦山支護(hù)的錨桿，該試驗(yàn)臺(tái)還包括推進(jìn)裝置、攪拌裝置、安裝檢測(cè)臺(tái)、煤巖體物理模型和動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，所述推進(jìn)裝置用于帶動(dòng)攪拌裝置沿安裝檢測(cè)臺(tái)直線移動(dòng)，且所述攪拌裝置驅(qū)動(dòng)所述錨桿繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使錨桿錨固于煤巖體物理模型的鉆孔內(nèi)，所述動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器分別安裝于推進(jìn)裝置和攪拌裝置上，通過(guò)所述動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)錨桿的推進(jìn)力、推進(jìn)速度、攪拌扭矩和攪拌轉(zhuǎn)速，并將檢測(cè)信息傳輸至計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。

其中，所述推進(jìn)裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾珠絲杠，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于所述安裝檢測(cè)臺(tái)的端部，所述滾珠絲杠與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸固定連接，所述滾珠絲杠的絲杠螺母固定連接于攪拌裝置上，所述動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸上。

其中，所述攪拌裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和推進(jìn)平車(chē)，所述推進(jìn)平車(chē)與絲杠螺母固定連接，并通過(guò)推進(jìn)平車(chē)底面滑塊沿安裝檢測(cè)臺(tái)頂面滑軌直線滑動(dòng)，推進(jìn)平車(chē)上固定安裝有所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸與錨桿連接，所述動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸上。

其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制其輸出軸的扭矩和轉(zhuǎn)速或者通過(guò)變頻電機(jī)變頻調(diào)速控制其輸出軸的扭矩和轉(zhuǎn)速或者通過(guò)伺服電機(jī)脈沖控制其輸出軸的扭矩和轉(zhuǎn)速。

其中，所述安裝檢測(cè)臺(tái)上安裝有軸承座，所述滾珠絲杠穿設(shè)于所述軸承座上。