煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，可有效解决软岩巷道锚杆支护锚固效果差的问题，其结构是，包括模型箱、加压装置和轨道，轨道是由角钢固定在地面上，轨道上装有轮子，模型箱通过轮子放置在轨道之上，模型箱包括左右两个箱体，箱体由框架、挡板组成，挡板用螺母固定在框架之上，可以拆卸；右模型箱的上边固定有油缸、矩形框架组成的加压装置，左模型箱的上边装有可以承受油缸压力的钢板，本实用新型可以利用手持式锚杆钻机向两个模型箱分界处钻打锚杆孔、锚固锚杆，使用加压装置将两个模型箱分开，能观察锚杆孔、锚杆锚固情况，对提高软岩巷道锚杆锚固质量提供帮助。
【专利说明】煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及模拟实验装置，特别是一种煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验
目.0
【背景技术】
[0002]锚杆支护成套技术代表着我国煤矿巷道支护技术的发展方向，具有施工成本低、速度快、减轻工人劳动强度等优点，但是锚杆支护技术在煤矿软岩巷道支护中应用效果不佳。由于破碎软岩巷道中岩层特殊性质，造成钻孔成孔效果差，加上锚杆自身直径较�。姑丝估瘟档停锊坏揭蟮闹ЩばЧ�
[0003]注浆加固和钻孔孔底扩孔锚固技术是提高软岩巷道锚杆支护效果的主要途径，并取得了一定的进展，但由于锚杆锚固具有隐蔽性，无法直观观察加固效果。目前对注浆加固锚固性能进行测试主要有拉拔检测和钻孔取芯法，而两种方法都具有破坏性，准确率不高，且不能观察锚固体内部锚固情况，并无法根据检测结果进一步提高支护加固效果。因此开发出一种可以对软岩巷道锚杆锚固过程进行仿真、并能直观观察锚固孔成孔情况以及锚杆锚固效果的实验装置势在必行。
【发明内容】
[0004]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型的目的就是提供一种煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，可有效解决软岩巷道锚杆支护锚固效果差的问题。
[0005]本实用新型解决的技术方案是，包括模型箱、加压装置和轨道，所述的轨道是由角钢固定在地面上，轨道上装有轮子，模型箱通过轮子放置在轨道之上，模型箱包括左右两个箱体，箱体由框架、挡板组成，挡板用螺母固定在框架之上，可以拆卸；右模型箱的上边固定有油缸组、矩形框架组成的加压装置，左模型箱的上边装有可以承受油缸组压力的钢板。
[0006]本实用新型结构新颖合理，成本低、省时省力，可以利用手持式锚杆钻机向两个模型箱分界处钻打锚杆孔、锚固锚杆，用加压装置将两个模型箱分开，能观察锚杆孔、锚杆锚固情况，对提高软岩巷道锚杆锚固质量提供帮助。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的结构立体图。
[0008]图2为本实用新型的结构侧视图。
[0009]图3为本实用新型在钻打锚杆孔的使用状态图。
[0010]图4为本实用新型在钻好锚杆孔时的结构侧视图。
[0011]图5为本实用新型在两个模型箱分开时的锚杆锚固结构图。
[0012]图6为本实用新型在两个模型箱分开时的钻孔孔底扩孔结构图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对实用新型的【具体实施方式】作以详细描述。
[0014]由图1-6所示，本实用新型包括模型箱、加压装置和轨道，所述的轨道2是由角钢固定在地面上，轨道2上装有轮子I，模型箱通过轮子I放置在轨道2之上，模型箱包括左箱体3和右箱体4，箱体由框架、挡板5组成，挡板用螺母固定在框架之上，可以拆卸；右模型箱4的上边固定有油缸组6、矩形框架7组成的加压装置，左模型箱3的上边装有可以承受油缸组压力的钢板8。
[0015]轮子I用于模型箱在轨道2上来回滚动，方便工作。
[0016]所述的轨道2上开有矩形凹槽，矩形凹槽上装有可以控制模型箱轮子滚动的夹板9。
[0017]所述的挡板5是用螺母固定在模型箱的框架之上，可以来回拆卸。
[0018]所述的油缸组6是由2个30吨的油缸组成。
[0019]所述的加压装置的矩形框架7，是在两边分别用6条M24的螺栓固定在右模型箱顶部。
[0020]由上述可以看出，本实用新型的轨道2固定在地面之上，轨道2上放置有轮子I，轨道2开有凹槽，凹槽内安装有固定轮子移动的夹板9，夹板9夹在轮子I的两边，模型箱通过轮子放置在轨道2之上；加压装置通过螺栓固定在右模型箱4的顶部，油缸组6是由2个30吨的油缸组成，外通过油管与高压油泵连接，钢板8要保证厚度为20mm以上，焊接在左模型箱3的框架之上。
[0021]本实用新型结构新颖独特，可以仿真煤矿软岩巷道锚杆锚固过程，利用手持式锚杆钻机不仅可以向左右模型箱分界处钻打锚固孔，还能结合扩孔钻头在锚杆孔孔底进行扩孔，并用树脂锚固剂对锚杆进行锚固，并进行注浆加固，最后能用加压装置加压将左右模型箱分开。不仅可以直观观察钻打的锚固孔、扩孔外形，还能观察锚杆锚固性能情况、注浆加固效果以及孔底扩孔锚固的锚固质量。
[0022]为了达到使用效果，在制作时，轨道2浇注在地面上要有足够的强度，保证模型箱的轮子I在滚动时的稳定性，在用夹板9固定轮子I时，一定要上紧，保证左右模型箱之间紧密接触，分解处没有缝隙；手持式锚杆钻机10在钻孔和孔底扩孔时，一定要清洗干净孔壁，确保没有粉尘等物质；锚杆锚固完成以后，使用加压装置给钢板加压时，一定要匀速缓慢加压，左右模型箱分开后，加压需立即停止。
[0023]本实用新型的工作原理是:
[0024]本实用新型的目的是利用模型箱内部装填的砂浆11仿真煤矿软岩巷道顶板情况，在模型箱内完成煤矿软岩巷道锚杆锚固和加固过程，观察钻打的钻孔12、孔底的扩孔15、锚杆13的锚固和加固情况。工作原理是通过向模型箱分解处钻打锚杆孔、在孔底扩孔，然后锚固锚杆以及注浆加固锚杆，完成煤矿软岩巷道锚杆支护所需的锚杆锚固以及加固过程，利用加压装置将左右模型箱分开，钻孔、扩孔、锚杆的锚固和加固情况可以直观观察到。由于巷道中钻打锚杆孔、底部的扩孔、锚杆锚固以及注浆都是隐蔽性过程，不能直观观察情况，这给提高施工工艺、锚固技术都带来困难。本实用新型能系统仿真煤矿软岩巷道锚固过程，利用加压装置分开两个模型箱，可以直观观察在现场的隐蔽性情况。通过对不同情况的软岩巷道进行仿真，能观察不同条件的钻孔打孔，有没有孔壁脱落，还能观察树脂锚固剂14锚固情况，采用孔底扩孔技术进行加固的效果以及采用注浆加固技术的加固性能。通过对直观观察到的效果进行总结，对现有缺陷进行改善，在原来锚固技术上进行更新，可以在不同程度上提高锚杆锚固技术，起到煤矿软岩巷道锚固技术加固效果，提高锚固性能，确保煤矿软岩巷道安全。
[0025]本实用新型的工作过程是:
[0026]由于煤矿软岩巷道现场进行钻孔、底部扩孔、锚杆锚固和注浆加固过程，具有隐蔽性，不能直观观察锚固过程和锚固效果，这对提高锚固技术和施工工艺带来一定困难，因此设计一种可以在实验室对软岩巷道锚固过程进行仿真、又能观察锚固过程的实验装置势在必行。首先，将轨道2浇注在地面之上，稳定之后将实验装置放置在轨道2上，用夹板9固定住轮子，按照河砂、石膏、碳酸钙和水的配比方案，配比成与现场围岩条件相似的砂浆11装进模型箱内，砂浆11固化后拆掉挡板5。其次，松开夹板9，合拢左模型箱3和右模型箱4，使两个模型箱分解处没有缝隙，固定住夹板9，用手持式的锚杆钻机10向模型箱分解处的砂浆11钻打锚杆孔，钻孔12钻好以后松开夹板9，将模型箱分开，观察钻孔12孔壁情况。然后，再次合拢两个模型箱，固定夹板9，可以直接加锚固剂14进行锚杆锚固，还可以先用扩孔钻头进行孔底扩孔、再进行锚固，锚固好以后，再进行注浆加固。最后，松开夹板9，使用加压装置将锚固好的锚杆13加压顶开。可以观察直接锚固、底部扩孔锚固和注浆加固等不同锚固方式的锚固效果，对现有缺陷进行总结，更新锚固方式，提高锚固质量，确保软岩巷道支护安全。
【权利要求】
1.一种煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，包括模型箱、加压装置和轨道，其特征在于，所述的轨道(2)是由角钢固定在地面上，轨道(2)上装有轮子(I)，模型箱通过轮子(I)放置在轨道(2)之上，模型箱包括左箱体(3)和右箱体(4)，箱体由框架、挡板(5)组成，挡板用螺母固定在框架之上，可以拆卸；右模型箱(4)的上边固定有油缸组￠)、矩形框架(7)组成的加压装置，左模型箱(3)的上边装有可以承受油缸组压力的钢板(8)。
2.根据权利要求1所述的煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，其特征在于，所述的轨道(2)上开有矩形凹槽，矩形凹槽上装有可以控制模型箱轮子滚动的夹板(9)。
3.根据权利要求1所述的煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，其特征在于，所述的挡板(5)是用螺母固定在模型箱的框架之上，可以来回拆卸。
4.根据权利要求1所述的煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，其特征在于，所述的油缸组(6)是由2个30吨的油缸组成。
5.根据权利要求1所述的煤矿软岩巷道锚杆锚固过程仿真实验装置，其特征在于，所述的加压装置的矩形框架(7)，是在两边分别用6条M24的螺栓固定在右模型箱顶部。
【文档编号】G01M99/00GK204202890SQ201420505580
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】樊克松, 李鑫涛, 张祥 申请人:河南理工大学
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