一種管縫式錨桿現(xiàn)場(chǎng)拉拔力測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管縫式錨桿拉拔力測(cè)量裝置，特別是礦山井下支護(hù)工程中管縫式錨桿拉拔力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，通過(guò)該測(cè)量裝置，可獲得管縫式錨桿的拉拔力和對(duì)應(yīng)的位移值，從而檢驗(yàn)管縫錨桿的安裝質(zhì)量，評(píng)估管縫錨桿的錨固力及錨固效果。
技術(shù)背景
[0002]管縫式錨桿是采用高強(qiáng)度金屬板卷壓成沿全長(zhǎng)縱向開縫的長(zhǎng)鋼管狀桿體，屬全長(zhǎng)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(shí)，鋼管的彈性使其外壁擠壓鉆孔壁，產(chǎn)生沿鋼管全長(zhǎng)分布的徑向力。同時(shí)，錨桿外端金屬托盤產(chǎn)生的即時(shí)預(yù)應(yīng)力使被支護(hù)圍巖處于三向應(yīng)力狀態(tài)，最終起到加固圍巖、柔性抑制圍巖移動(dòng)和實(shí)現(xiàn)圍巖自支撐效應(yīng)的作用。管縫式錨桿作為一種支護(hù)方式，被廣泛應(yīng)用于地下工程的支護(hù)實(shí)踐中，較其他支護(hù)方式而言，具有及時(shí)施加主動(dòng)預(yù)應(yīng)力以及安裝效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。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(zhì)量等會(huì)對(duì)其錨固力產(chǎn)生非常大的影響?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(shù)倍。
[0003]在進(jìn)行井巷工程掘進(jìn)與采場(chǎng)回采過(guò)程中，地壓顯現(xiàn)是必然現(xiàn)象，受不同地質(zhì)條件、安裝工藝等因素的影響，管縫式錨桿起到的支護(hù)效果不盡相同。如果起不到支護(hù)效果，則可能出現(xiàn)井巷工程的垮塌、人員傷亡、設(shè)備受損等一系列問題。準(zhǔn)確測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)管縫式錨桿的拉拔力，掌握其安裝質(zhì)量及效果，是保障井巷工程穩(wěn)定性，避免人員受傷、設(shè)備受損的最直接有效的方式。因此，開展管縫錨桿現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而對(duì)管縫式錨桿的現(xiàn)場(chǎng)拉拔力測(cè)量一直是一個(gè)技術(shù)難題，無(wú)法直接拉拔管縫錨桿桿體，為開展管縫錨桿拉拔實(shí)驗(yàn)，一般情況下是在管縫式錨桿末端焊接一段金屬桿，通過(guò)對(duì)金屬桿進(jìn)行拉拔，以測(cè)定錨桿的拉拔力。但使用這種測(cè)量方式，存在如下幾個(gè)問題:
[0004]I)該測(cè)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(jī)、焊鉗等工具，需由專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行接電、焊接工作，然而礦山井下巷道并非各個(gè)地方都有電源，可能需要專門布置電源至擬測(cè)試管縫錨桿附近，可見焊接金屬桿這一測(cè)量方法對(duì)作業(yè)條件、作業(yè)地點(diǎn)及人員設(shè)備具有較高要求。
[0005]2)使用電焊會(huì)產(chǎn)生明火，易引發(fā)火災(zāi)事故，在某些存在易燃、易爆氣體的礦山(如煤礦)無(wú)法使用。
[0006]3)焊接工藝本身較為復(fù)雜，受礦山井下作業(yè)空間小、作業(yè)環(huán)境差、照明條件不良等因素的限制，使得焊接人員的作業(yè)難度提高，焊接質(zhì)量難以保證。
[0007]4)錨桿拉拔力的測(cè)量過(guò)程中，需要使施加的拉拔力與錨桿處于同軸位置，才能測(cè)出準(zhǔn)確的管縫錨桿的錨固力(如果非同軸，則測(cè)試結(jié)果一般會(huì)偏大)，然而在焊接過(guò)程中操作人員只能根據(jù)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(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0008]5)在進(jìn)行拉拔力測(cè)量的過(guò)程中，易出現(xiàn)因焊接的金屬桿焊點(diǎn)拉斷而造成的人員傷害事故。
[0009]6)該方式測(cè)量周期長(zhǎng)，測(cè)量工序復(fù)雜，測(cè)量成本較高。
[0010]另一種測(cè)量方式是在管縫式錨桿的空心管內(nèi)安裝兩個(gè)楔子，楔子內(nèi)側(cè)連接拉桿，通過(guò)兩個(gè)楔子疊合提供抓住管縫錨桿的力量，但這種測(cè)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(cè)得的錨固力高于實(shí)際錨固力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為此，本發(fā)明的目的是提出一種用于管縫錨桿現(xiàn)場(chǎng)拉拔力測(cè)量的裝置，應(yīng)用于礦山井下支護(hù)工程中管縫錨桿拉拔力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，主要組件為:卡環(huán)(I)，u型卡槽(2)，支撐架
(3)，穿心式千斤頂(4)，拉桿(5)和標(biāo)尺(6)等。開展拉拔試驗(yàn)時(shí)，其各組件的安裝見圖1，各組件的核心功能如下:卡環(huán)(I)用于為U型卡槽(2)提供拉拔管縫錨桿(O)的著力點(diǎn)；支撐架
(3)是為穿心式千斤頂(4)提供支撐力；穿心式千斤頂(4)用于提供測(cè)試錨固力的動(dòng)力;拉桿(5)可以將管縫錨桿(O)的錨固力通過(guò)卡環(huán)(1)、U型卡槽(2)傳遞至穿心式千斤頂(4)，即穿心式千斤頂(4)所提供的壓力值即為管縫錨桿(O)的錨固力值;標(biāo)尺(6)可用于測(cè)試錨固力與錨桿拉出位移的關(guān)系曲線。
[0012]所述卡環(huán)(I)右側(cè)圓環(huán)左端面與U型卡槽(2)內(nèi)的開口凹槽為非固定接觸。
[0013]所述U型卡槽(2)內(nèi)開大小兩個(gè)U型槽、一個(gè)圓形開口凹槽和一個(gè)螺紋孔，且其軸線與U型卡槽(2)—致;所述U型卡槽(2)右端螺紋孔與拉桿(5)左端為可拆卸式的螺紋連接。
[0014]所述支撐架(3)為倒圓桶型支架結(jié)構(gòu)，左端為三個(gè)支撐腳(11)，所述支撐腳(11)上設(shè)計(jì)了螺紋孔，與支撐螺栓(12)為可拆卸式連接;所述的萬(wàn)向爪(13)與支撐螺栓(12)為可拆卸式連接。
[0015]所述萬(wàn)向爪(13)與巖壁為接觸式連接，萬(wàn)向爪(13)可根據(jù)巖壁起伏進(jìn)行方向調(diào)整，使其爪面與巖壁的接觸為面接觸，而非點(diǎn)接觸，避免由于點(diǎn)接觸造成的應(yīng)力集中過(guò)大導(dǎo)致巖面破壞影響拉拔力與錨桿桿體的同軸性;所述的萬(wàn)向爪(13)頭部為齒狀，從而增加支撐架(3)與巖壁間的摩擦力。
[0016]所述穿孔千斤頂(4)右上端機(jī)架部位上有一帶螺紋的圓形孔，孔深足以自由調(diào)節(jié)安裝于其內(nèi)的標(biāo)尺(6)插入深度，以確保安裝于拉桿(5)上的指示器指針(7)初始位置位于標(biāo)尺的零點(diǎn)。
[0017]所述拉桿(5)左右兩端開有等長(zhǎng)螺紋，且螺紋長(zhǎng)度大于所述U型卡槽(2)右端螺紋孔深度，可自由調(diào)節(jié)其旋入深度。
[0018]所述指針(7)與拉桿(5)為可拆卸式，指針(7)末端與標(biāo)尺(6)為非固定式接觸，指針(7)可在標(biāo)尺(6)上滑移。
[0019]該拉拔裝置的安裝方法如圖1所示。卡環(huán)(I)的安裝方法為:安裝管縫錨桿(O)時(shí)，將卡環(huán)(I)事先套在管縫錨桿(O)桿體上，置于錨桿的焊接環(huán)與錨桿托盤(14)之間，并將錨桿安裝于巷道等被支護(hù)區(qū)域的指定部位。測(cè)試該管縫錨桿(O)的錨固力方法如下:(I)首先將U型卡槽(2)與拉桿(5)連接，并將U型卡槽(2)安裝于卡環(huán)(I)上，之后將支撐架(3)穿于U型卡槽(2)及其所連的拉桿(5)上，再將穿心式千斤頂(4)安裝于支撐架(3)上，并在穿過(guò)穿心式千斤頂(4)中心的拉桿(5)端頭上安裝螺母(8); (2)調(diào)節(jié)萬(wàn)向爪(13)上的三個(gè)支撐螺栓(12)的高度，使穿心式千斤頂(4)的軸向與拉桿(5)的軸向(即管縫錨桿(O)的軸向)一致，之后擰緊拉桿(5)的螺母(8)，并將指針(7)旋入拉桿(5)左端螺紋，使指針(7)箭頭朝上，再將標(biāo)尺(6)安裝于穿心式千斤頂(4)右上方的螺紋孔上，并調(diào)節(jié)標(biāo)尺(6)的位置，使指針(7)初始位置指于標(biāo)尺(6)的零點(diǎn)；(3)關(guān)閉油壓栗的出油閥門，向穿心式千斤頂(4)注油、加載，則穿心式千斤頂(4)將力作用于拉桿(5)，進(jìn)一步傳遞至U型卡槽(2)、卡環(huán)(I)及管縫錨桿(O)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管縫錨桿(O)的拉拔動(dòng)作，根據(jù)拉拔實(shí)驗(yàn)的要求，記錄拉拔力及管縫錨桿(O)拉出的位移值；(4)當(dāng)管縫錨桿(O)的拉拔力不在增加的時(shí)候，停止加載，打開油壓栗出油閥門，則穿心式千斤頂(4)回縮，拆卸標(biāo)尺(6)、指針(7)與螺母(8)，取下穿心式千斤頂(4)、支撐架(3)、拉桿(5)及U型卡槽(2)和卡環(huán)(I)，完成拉拔試驗(yàn)。
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