[發明專利]一種管縫式錨桿現場拉拔力測量裝置

有效

• 申請號: 201610045748.2
• 申請日: 2016-01-23
• 公開（公告）號: CN105548001B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 韓思愉;吳建勛;張豐彥;李瑛;姚松
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京恩菲麥特礦冶技術服務有限公司;金昌市金川總校第一高級中學;北京科技大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明提出一種管縫式錨桿拉拔力測量裝置，應用于地下礦山支護工程中的管縫式錨桿拉拔力現場測量，主要由卡環(1)、U型卡槽(2)、支撐架(3)、穿心式千斤頂(4)、拉桿(5)和標尺(6)等部分組成。進行試驗時，依次將各部件進行安裝，并檢查整個裝置與管縫式錨桿(0)是否保持同軸狀態；操作穿心式千斤頂(4)注油、加載，使得穿心式千斤頂(4)帶動拉桿(5)及與其連接的U型卡槽(2)、卡環(1)等部件，從而實現對管縫式錨桿(0)的拉拔動作。此裝置能保證拉拔過程中所施加的拉拔力始終與管縫式錨桿處于同心狀態，從而獲得準確的拉拔力測量結果，攜帶方便，不需要使用電力設備，不受動力源及使用地點的限制。

技術領域

本發明涉及一種管縫式錨桿拉拔力測量裝置，特別是礦山井下支護工程中管縫式錨桿拉拔力的現場測量，通過該測量裝置，可獲得管縫式錨桿的拉拔力和對應的位移值，從而檢驗管縫錨桿的安裝質量，評估管縫錨桿的錨固力及錨固效果。

技術背景

管縫式錨桿是采用高強度金屬板卷壓成沿全長縱向開縫的長鋼管狀桿體，屬全長摩擦類型錨桿，主要靠管壁與鉆孔壁之間的摩擦力起錨固作用。采用外力將錨桿安裝入較其直徑小的鉆孔時，鋼管的彈性使其外壁擠壓鉆孔壁，產生沿鋼管全長分布的徑向力。同時，錨桿外端金屬托盤產生的即時預應力使被支護圍巖處于三向應力狀態，最終起到加固圍巖、柔性抑制圍巖移動和實現圍巖自支撐效應的作用。管縫式錨桿作為一種支護方式，被廣泛應用于地下工程的支護實踐中，較其他支護方式而言，具有及時施加主動預應力以及安裝效率高等諸多優點。但管縫錨桿也有其明顯的不足，比如其錨固力受安裝工藝的影響非常顯著，鉆孔直徑、巖體質量等會對其錨固力產生非常大的影響。現場試驗表明，同樣的管縫錨桿采用不同的安裝工藝或安裝于不同巖體，其錨固力可能相差數倍。

在進行井巷工程掘進與采場回采過程中，地壓顯現是必然現象，受不同地質條件、安裝工藝等因素的影響，管縫式錨桿起到的支護效果不盡相同。如果起不到支護效果，則可能出現井巷工程的垮塌、人員傷亡、設備受損等一系列問題。準確測定現場管縫式錨桿的拉拔力，掌握其安裝質量及效果，是保障井巷工程穩定性，避免人員受傷、設備受損的最直接有效的方式。因此，開展管縫錨桿現場拉拔試驗具有非常重要的現實意義。然而對管縫式錨桿的現場拉拔力測量一直是一個技術難題，無法直接拉拔管縫錨桿桿體，為開展管縫錨桿拉拔實驗，一般情況下是在管縫式錨桿末端焊接一段金屬桿，通過對金屬桿進行拉拔，以測定錨桿的拉拔力。但使用這種測量方式，存在如下幾個問題：

1)該測量方式不僅需要在地表加工合適的金屬桿，還需要使用電焊機、焊鉗等工具，需由專業人員到現場進行接電、焊接工作，然而礦山井下巷道并非各個地方都有電源，可能需要專門布置電源至擬測試管縫錨桿附近，可見焊接金屬桿這一測量方法對作業條件、作業地點及人員設備具有較高要求。

2)使用電焊會產生明火，易引發火災事故，在某些存在易燃、易爆氣體的礦山(如煤礦)無法使用。

3)焊接工藝本身較為復雜，受礦山井下作業空間小、作業環境差、照明條件不良等因素的限制，使得焊接人員的作業難度提高，焊接質量難以保證。

4)錨桿拉拔力的測量過程中，需要使施加的拉拔力與錨桿處于同軸位置，才能測出準確的管縫錨桿的錨固力(如果非同軸，則測試結果一般會偏大)，然而在焊接過程中操作人員只能根據肉眼判斷，這就很難保證焊接的金屬桿和管縫錨桿處于同軸位置，從而影響測量結果的準確性。

5)在進行拉拔力測量的過程中，易出現因焊接的金屬桿焊點拉斷而造成的人員傷害事故。

6)該方式測量周期長，測量工序復雜，測量成本較高。

另一種測量方式是在管縫式錨桿的空心管內安裝兩個楔子，楔子內側連接拉桿，通過兩個楔子疊合提供抓住管縫錨桿的力量，但這種測量方式最大的問題在于：錨桿壁還受到楔子施加的徑向力，從而增大了管縫錨桿與巖壁之間的摩擦力，使得所測得的錨固力高于實際錨固力。

發明內容