本发明涉及锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，可有效解决现有技术费时费力，同时准确率低的问题，其解决的技术方案是，包括机架、钢管、锚杆和环形油缸，机架由支腿、上框架和下框架构成，4个支腿分别焊接在水平的上框架、下框架的四角上，机架的前部装有油缸安装板，油缸安装板上装有环形油缸，上框架上安装有支座，支座上装有手动泵和数显表，下框架上经夹板固定有钢管，锚杆一端锚固在钢管内，另一端穿过环形油缸中心，锚杆伸出环形油缸的一端，由环形油缸端部的挡板固定，本发明成本低，准确率高，大大提高了工作效率，有效防止了工作现场顶板冒顶事故的发生，是锚杆锚固力测试装置上的创新。
1.一种锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，包括机架、钢管、锚杆和环形油缸，其特征在于，机架(1)由支腿(5)、上框架(4)和下框架(11)构成，经地脚螺栓固定在基础上，4个支腿(5)分别焊接在水平的上框架(4)、下框架(11)的四角上，机架(1)的前部装有油缸安装板(6)，油缸安装板(6)上装有环形油缸(9)，上框架(4)上安装有支座(10)，支座(10)上装有手动泵和数显表，下框架(11)上经夹板(3)固定有钢管(2)，锚杆(7)一端通过锚固剂锚固在钢管(2)内，另一端穿过环形油缸(9)中心，锚杆(7)伸出环形油缸(9)的一端，由环形油缸(9)端部的挡板(8)固定；所述的油缸安装板(6)由水平的横向部分和向上的斜向部分组成，横向部分水平装在下框架(11)前部，斜向部分一端装在上框架(4)上，另一端与横向部分连接在一起，构成环形油缸(9)的固定支撑结构。
2.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的支腿(5)为方钢制成的600×60×60mm的长方体，支腿(5)下部装有用于稳定的平板(13)，平板(13)经地脚螺栓固定在基础上。
3.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的上框架(4)、下框架(11)均为4根方钢首尾垂直依次焊接在一起构成的长方形，方钢的尺寸为
4.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的夹板(3)有4个，内表面为圆弧状，和钢管(2)的弧度相匹配，夹板(3)的4个角有螺栓孔，经螺栓和螺母将钢管(2)固定在下框架(11)的两端和中间的横梁(12)上，钢管(2)为无缝钢管，内径为28mm，长为2000mm，壁厚为3mm，一端封闭。
5.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的油缸安装板(6)的尺寸为200×200×10mm，通过角钢固定安装在机架(1)的前部，用来放置环形油缸(9)。
6.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的支座(10)的尺寸为750×200×10mm，其上有固定孔，用来固定手动泵和数显表。
7.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的挡板(8)直径为70mm，厚为10mm，用来挡住环形油缸和锚杆。
8.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的环形油缸(9)、手动泵和数显表构成加压装置，环形油缸(9)的行程为60mm，额定压力为30T，内径为45mm，手动泵的尺寸为630×175×170mm，储油量为0.7L，用来控制油缸的伸缩，数显表可以直接显示压力的大小。
9.根据权利要求1所述的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，其特征在于，所述的锚杆(7)直径为20mm，长为2400mm，一端在钢管(2)中锚固，另一端用环形油缸(9)加压。
锚杆锚固力测试仿真综合实验装置
技术领域
[0001] 本发明涉及煤矿领域，特别是一种锚杆锚固力测试仿真综合实验装置。
背景技术
[0002] 由于锚杆支护方式具有施工成本低、速度快、工人劳动强度减轻等优点, 因而成为井巷与岩土工程的主要支护加固方式。我国每年仅用于煤巷的锚杆数量都在几千万根以上。对于锚杆支护巷道，锚杆锚固质量的优劣对能否提高围岩整体承载力有着直接影响，是煤矿安全生产的重要指标。因此对锚杆锚固质量的检测是促进煤矿安全生产的重要环节。事实上，随着我国煤矿资源开采深度的越来越深入，由于受围岩高应力、围岩性质差异和地质构造的影响，同一条巷道的锚杆拉拔力的大小都有差异，少数锚杆拉拔力达不到设计要求，甚至都将引起跨巷、冒顶事故的发生。现阶段锚杆锚固质量及受力状态的检测大多仍然停留在破坏性拉拔试验阶段，这种检测手段既费工又费时，对加固的岩体也产生较强的扰动，降低了锚杆对围岩的加固作用，同时很难准确地计算锚固力是否满足设计要求。如果能对拉拔力进行无损检测势必将大大减轻工人的劳动强度，节约成本，为了加强煤矿的安全生产，避免此类事故的发生，应用相关理论知识和结合现场情况，开发出一种锚杆锚固仿真综合实验装置，通过在实验室模拟锚固锚杆拉拔过程，检测锚固力的大小和对锚杆锚固质量进行无损检测的研究势在必行。
发明内容
[0003] 针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，可有效解决现有技术费时费力，对加固的岩体产生较强的扰动，降低了锚杆对围岩的加固作用，同时准确率低的问题。
[0004] 本发明解决的技术方案是，包括机架、钢管、锚杆和环形油缸，机架由支腿、上框架和下框架构成，经地脚螺栓固定在基础上，4个支腿分别焊接在水平的上框架、下框架的四角上，机架的前部装有油缸安装板，油缸安装板上装有环形油缸，上框架上安装有支座，支座上装有手动泵和数显表，下框架上经夹板固定有钢管，锚杆一端通过锚固剂锚固在钢管内，另一端穿过环形油缸中心，锚杆伸出环形油缸的一端，由环形油缸端部的挡板固定。
[0005] 本发明装置结构新颖合理，成本低，效果好，省时省力，准确率高，大大提高了工作效率，有效防止了工作现场顶板冒顶事故的发生，是锚杆锚固力测试装置上的创新。
附图说明
[0006] 图1为本发明的立体结构示意图。
[0007] 图2为本发明的结构主视图。
[0008] 图3为本发明的结构仰视图。
[0009] 图4为本发明的结构侧视图。
具体实施方式
[0010] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
[0011] 由图1-4给出，本发明包括机架、钢管、锚杆和环形油缸，机架1由支腿5、上框架4和下框架11构成，经地脚螺栓固定在基础上，4个支腿5分别焊接在水平的上框架4、下框架11的四角上，机架1的前部装有油缸安装板6，油缸安装板6上装有环形油缸9，上框架4上安装有支座10，支座10上装有手动泵和数显表（图中未画出），下框架11上经夹板3固定有钢管2，锚杆7一端通过锚固剂锚固在钢管2内，另一端穿过环形油缸9中心，锚杆7伸出环形油缸9的一端，由环形油缸9端部的挡板8固定。
[0012] 为了保证使用效果，所述的支腿5为方钢制成的600×60×60mm的长方体，支腿5下部装有用于稳定的平板13，平板13经地脚螺栓固定在基础上。
[0013] 所述的上框架4、下框架11均为4根方钢首尾垂直依次焊接在一起构成的长方形，方钢的尺寸为680×60×60mm。
[0014] 所述的夹板3有4个，内表面为圆弧状，和钢管2的弧度相匹配，夹板3的4个角有螺栓孔，经螺栓和螺母将钢管2固定在下框架11的两端和中间的横梁12上，钢管2为无缝钢管，内径为28mm，长为2000mm，壁厚为3mm，一端封闭。
[0015] 所述的油缸安装板6的尺寸为200×200×10mm，通过角钢固定安装在机架1的前部，用来放置环形油缸9。
[0016] 所述的支座10的尺寸为750×200×10mm，其上有固定孔，用来固定手动泵和数显表。
[0017] 所述的挡板8直径为70mm，厚为10mm，用来挡住环形油缸和锚杆。
[0018] 所述的环形油缸9、手动泵和数显表构成加压装置，环形油缸9的行程为60mm，额定压力为30T，内径为45mm，手动泵的尺寸为630×175×170mm，储油量为0.7L，用来控制油缸的伸缩，数显表可以直接显示压力的大小。
[0019] 所述的锚杆7直径为20mm，长为2400mm，一端在钢管2中锚固，另一端用环形油缸9加压。
[0020] 所述的油缸安装板6由水平的横向部分和向上的斜向部分组成，横向部分水平装在下框架11前部，斜向部分一端装在上框架4上，另一端与横向部分连接在一起，构成环形油缸9的固定支撑结构。
[0021] 为了达到使用效果，机架1的支腿5通过平板与地面连接之前必须要向基础坑内浇灌混凝土，捣实后方可通过地脚螺栓固定在地面上，这是为了保证环形油缸在加压锚固系统时确保支架的平衡稳定性和人员安全；钢管2一端封闭，这样是为了得到更好的锚固效果；夹板3用螺栓和螺母固定在方钢上，并固定紧，否则会将钢管拉出，达不到拉拔实验的目的；锚杆尾部留有100mm的自由段，这样可以在自由段放置锚杆锚固质量无损检测装置的传感器；加压过程一定要缓慢均匀，否则容易出现安全事故。
[0022] 本发明的工作原理如下：工程现场锚杆支护的施工过程是，先用锚杆钻机向围岩里面钻孔，然后将树脂锚固剂放入钻孔中，用锚杆将其慢慢推到孔底，再用锚杆钻机将锚杆边旋转边推进到孔底，待锚固剂固化一段时间后，该锚固系统即粘结在一起。锚杆锚固力测试仿真综合实验装置采用机架1作为支撑，采用钢管2模拟围岩，由锚杆7和锚固剂及钢管2组成的锚固系统跟现场锚杆围岩系统比较接近。采用环形油缸9给锚杆加压，随着压力的缓慢均匀增加，锚杆和钢管之间会产生明显的相对位移，此时记录加压装置数显表上显示的数据，这样就能够模拟真实的锚固锚杆拉拔实验过程。在实验室拉拔的过程中，可以解决现场难以实现的问题。在实验室可以对锚固力的大小进行分析，通过研究不同型号的锚固剂锚固情况下锚固力的大小，指导现场锚杆拉拔力的设计。还可以在锚杆顶端安置锚杆锚固质量无损检测装置，实现对锚杆不同锚固力下的无损检测研究，这对于现场锚杆锚固质量的无损检测有非常重要的意义。
[0023] 本发明的设备安装步骤为：首先开挖一个基础坑，向基础坑内浇灌混凝土，捣实干燥后通过地脚螺栓将机架的底板固定在地面上，将钢管放置在夹板上，用螺栓固定紧钢管。将树脂锚固剂放入钢管中，然后用锚杆将其慢慢推到无缝钢管底部，用锚杆钻机将锚杆边旋转边推进到钢管底部，锚杆会和钢管锚固到一起，形成钢管-锚杆系统，在锚杆外露端加挡板，环形油缸穿过锚杆，外端再用挡板挡住，最后用螺母固定紧即可，环形油缸通过高压油管和手动泵连接在一起。安装好以后，开始缓慢均匀操纵手动泵压杆，直到锚杆滑动或杆体破坏为止，记录实验数据，检测锚固力的大小，实现对锚固力的分析。在做锚杆锚固无损检测时，将无损检测装置传感器连接在锚杆顶端，通过油缸加压，研究在不同锚固力下锚固体的波导特性，绘制不同锚固力下的检测曲线，实现锚杆锚固力的无损检测。
[0024] 本发明装置结构新颖合理，是根据真实煤矿、隧道锚杆拉拔实验模拟出来的锚杆锚固力测试仿真综合实验装置，它可以直观系统的仿真煤矿、隧道等锚杆拉拔实验过程，既有利于现场锚杆拉拔分析的研究，还有利于现场锚杆锚固质量的无损检测，同时可以根据实验分析结果，指导现场锚固施工过程，防止工作现场顶板冒顶事故的发生，是锚杆锚固力测试装置上的创新，具有良好的经济和社会效益。
