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专利名称：锚杆尾部变形检测方法及检测台的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿开采防护技术领域，特别是涉及ー种用于煤矿井下的锚杆尾部变形检测方法及检测台。
背景技术：
锚杆支护作为一种经济、有效的巷道支护技木，不仅能够提高巷道支护效果，降低巷道支护成本，而且有利于采煤工作面的快速推进和煤炭产量的提高，已成为我国煤矿及其它矿山巷道首选的、安全高效的主要支护方式。锚杆尾部包括锚杆螺纹段、托板、球形垫圈、塑料垫圈及螺母。锚杆尾部主要有以下作用其一是通过拧紧螺母、压紧托板给锚杆施加预应カ；通过托板及钢带等护表构件， 将锚杆预应カ扩散到围岩中，从而改善围岩应カ状态，抑制围岩离层、结构面滑动和节理裂隙的张开，实现锚杆的主动、及时支护作用；其ニ是围岩变形使载荷作用于托板上，通过托板将载荷传递到锚杆杆体，増大锚杆的工作阻力，充分发挥锚杆控制围岩变形的作用。对于端部锚固与加长锚固锚杆，尾部的破坏将导致整根锚杆失效；对于全长锚固锚杆，尾部的力学性能对锚杆支护效果的影响也很大。一般情况下，设计锚杆垂直巷道表面布置。但是，由于施工存在一定偏差，而且巷道表面大多凹凸不平，导致在井下巷道中，锚杆很难与表面完全垂直，存在一定倾角。此外，为了控制结构面变形、巷道底鼓等，有时专门设计锚杆与巷道表面呈一定角度。当锚杆轴线与巷道表面不垂直，呈一定角度时，锚杆尾部会出现以下问题托板、球形垫圈及螺母在安装和工作状态中受偏载，受カ状态恶化；在锚杆安装过程中，预应カ施加效果差，螺母扭矩转换成预应カ的效率低，锚杆预应カ扩散到围岩中的范围小；锚杆尾部不仅受到拉伸作用，而且受到弯曲、剪切作用，锚杆尾部在远低于其拉断强度的情况下发生破断，导致锚杆支护失效。

发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种锚杆尾部的变形和受カ的检测方法及检测台。( ニ )技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种锚杆尾部变形检测方法，包括SI、测カ钢带与检测台的上表面相贴合并通过所述检测台的上表面的凹槽，采用钢带固定装置将测カ钢带固定在所述检测台上，在所述凹槽的斜面上开有第一通孔，所述测カ钢带与所述第一通孔相对的位置开有第二通孔；S2、将ー尾部带有螺纹的锚杆安装在所述第一通孔和第二通孔内，在锚杆尾部的轴向上粘贴多个第一应变片，所述多个第一应变片与数字接收仪连接，并在所述锚杆尾部上安装测カ托板并采用锚杆螺母拧紧固定；S3、采用扭矩扳手对锚杆螺母逐级施加扭矩，同时从扭矩扳手上读出每级的扭矩，采用数字接收仪读取第一应变片的数字，并测量锚杆尾部的角度变化，以及测量测カ托板和测カ钢带的相对滑动量；S4、当测カ钢带或测カ托板或锚杆尾部任一发生断裂吋，扭矩扳手停止对锚杆螺母施加扭矩。其中，采用强压将所述测カ钢带和所述检测台的上表面压紧贴合并压制出所述凹槽。其中，所述斜面的倾角为5 30°。其中，所述步骤S2还包括在所述测カ钢带位于所述第二通孔的位置粘贴有与所述数字接收仪相连接的第二应变片；所述步骤S3还包括采用数字接收仪读取第二应变片的数字。其中，所述步骤S2还包括在所述测カ托板的上表面粘贴与所述数字接收仪相连接的；所述步骤S3还包括采用数字接收仪读取第三应变片的数字。
本发明还提供一种锚杆尾部变形检测台，包括测カ钢帯、测カ托板、钢带固定装置、锚杆螺母、数字接收仪和上表面开有凹槽的检测台，所述测カ钢带与所述检测台的上表面相贴合并通过所述凹槽，所述测カ钢带采用钢带固定装置固定在所述检测台上；所述测力钢带位于所述凹槽的斜面的位置开有第二通孔，所述检测台与所述第二通孔相对的位置开有第一通孔，尾部带有螺纹的锚杆安装在第一通孔和第二通孔内，锚杆尾部落在所述测力钢带的上方，所述测カ托板安装在所述锚杆尾部上，并采用锚杆螺母拧紧固定；所述锚杆尾部的轴向上粘有多个第一应变片，所述第一应变片与所述数字接收仪连接。其中，所述测カ钢带位于所述第二通孔的位置粘有第二应变片，所述第二应变片与所述数字接收仪连接。其中，所述测カ托板的上表面粘有第三应变片，所述第三应变片与所述数字接收仪连接。其中，所述钢带固定装置包括固定螺母、固定托板和尾部带螺纹的固定杆，位于所述检测台的水平面上的测カ钢带开有与所述固定杆相匹配的第三通孔，所述检测台与所述第三通孔相对的位置开有第四通孔，所述固定杆安装在所述第三通孔和第四通孔上，固定杆尾部落在所述第三通孔的上方，在所述固定杆尾部上安装固定托板，并采用固定螺母进行拧紧固定。其中，所述斜面的倾角为5 30°。(三)有益效果上述技术方案提供的一种锚杆尾部变形检测方法及检测台，将锚杆尾部安装在检测台的凹槽的斜面上，并采用测カ托板和锚杆螺母固定，在锚杆尾部的轴向上粘有与数字接收仪相连接的第一应变片，通过第一应变片可实时读取锚杆尾部的受カ状态，同时可观察锚杆尾部的变形过程，该检测方法为煤矿井下巷道用的锚杆支护设计提供了依据，以提高锚杆的支护效果。


图I是本发明一种锚杆尾部变形检测台的结构示意图；图2是本发明一种锚杆尾部变形检测台的俯视图；图3是图I中R的放大图。其中，I、检测台；la、斜面；lb、第一通孔；2、測カ钢带；2a、第二通孔；3、測カ托板；4、钢带固定装置；4a、固定螺母；4b、固定托板；4c、固定杆；4d、固定杆尾部；5、锚杆；5a、锚杆尾部；6、第一应变片；7a、第一垫圈；7b、第二垫圈；8、锚杆螺母。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图I和图3，本发明ー种锚杆尾部变形检测方法，包括S1、测カ钢带2与检测台I的上表面相贴合并通过该检测台I的上表面的凹槽(该具有凹槽的检测台上表面为模拟巷道表面)，采用钢带固定装置4将测カ钢带2固定在该检测台I上，在凹槽的斜面Ia上开有第一通孔lb，测カ钢带3与第一通孔Ib相対的位置开有第二通孔2a ;S2、将一尾部带有螺纹的锚杆5安装在第一通孔Ib和第二通孔2a内，在锚杆尾部5a(该锚杆尾部5a即为锚杆5尾部的螺纹段)的轴向上粘贴多个第一应变片6，多个第一应变片6与数字接收仪连接，在锚杆尾部5a上安装测カ托板3并采用锚杆螺母8拧紧固定；S3、采用扭矩扳手对锚杆 螺母8逐级施加扭矩，同时从扭矩扳手上读出每级的扭矩，采用数字接收仪读取第一应变片6的数字，并测量锚杆尾部5a的角度变化，以及测量测カ托板3和测カ钢带2的相对滑动量；S4、当测カ钢带2或测カ托板3或锚杆尾部5a任一发生断裂吋，扭矩扳手停止对锚杆螺母8施加扭矩。其中，凹槽可为V形等具有斜面的凹槽。第一应变片6的具体安装方式为在锚杆尾部5a的周向上开有四道应变片安装槽，并在每道应变片安装槽的轴向上粘贴多片第一应变片6。本检测方法使得处于斜面Ia上的锚杆尾部5a在扭矩扳手施加的扭矩作用下受到复合应力，该复合应カ使得锚杆尾部5a、测カ托板3和测カ钢带2变形，锚杆尾部5a不仅受到轴向上的扭力，还受到剪切应力，该复合应カ使得锚杆尾部5a弯曲，通过第一应变片可实时读取锚杆尾部5a的受カ状态，同时可观察锚杆尾部5a的变形过程，并可根据读取的数据的数据绘制曲线，为煤矿井下巷道用的锚杆支护设计提供了依据，以提高锚杆的支护效果。优选地，为了加强测カ钢带2与检测台I的贴合作用，本实施例采用强压将测カ钢带2和检测台I的上表面压紧贴合，同时压制出凹槽。斜面Ia用于模拟煤矿井下巷道表面的凹凸不平及锚杆尾部的安装角度，其倾角为5 30°。检测台I的长度不小于1200mm，高度不小于1200mm,厚度不小于150_ ;检测台I的凹槽可制成折曲对称方式，斜面Ia的倾角可为5° ,10° ,15° ,20° ,25° ,30° ;为了方便检测，如图I所示，在対称的两个斜面Ia上，第二通孔2a和相应的第一通孔Ib可分别设置为对称的两个，测カ钢带2的两端分布采用一组钢带固定装置进行固定，该呈对称分布的结构可设计为多组同时进行检測。进ー步地，为了同时测量测カ钢带的应变和变形，本实施例在步骤S2还包括在所述测カ钢带位于所述第二通孔的位置粘贴与所述数字接收仪相连接的第二应变片；所述步骤S3还包括采用数字接收仪读取第二应变片的数字。进ー步地，为了同时测量测カ托板的应变和变形，本实施例在步骤S2还包括在所述测カ托板的上表面粘贴与所述数字接收仪相连接的；所述步骤S3还包括采用数字接收仪读取第三应变片的数字。如图I、图2和图3，本发明提供的一种锚杆尾部变形检测台，包括测カ钢带2、测カ托板3、钢带固定装置4、锚杆螺母8、数字接收仪和上表面开有凹槽的检测台1，测カ钢带2与检测台I的上表面相贴合并通过所述凹槽，测カ钢带2采用钢带固定装置4固定在检测台I上；测カ钢带2位于凹槽的斜面Ia的位置开有第二通孔2a，检测台I与第二通孔2a相对的位置开有第一通孔lb，尾部带有螺纹的锚杆5安装在第二通孔2a和第一通孔Ib内，锚杆尾部5a落在测カ钢带2的上方，测カ托板3安装在锚杆尾部5a上，并采用锚杆螺母8拧紧固定；锚杆尾部5a的轴向上粘有多个第一应变片6，该第一应变片6与数字接收仪连接。斜面Ia用于模拟煤矿井下巷道表面的凹凸不平及锚杆尾部的安装角度，其倾角为5 30°。优选地，检测台I的长度不小于1200mm，高度不小于1200mm，厚度不小于150mmo进ー步地，为了減少锚杆螺母4与测カ托板3之间的刚性摩擦，以减小对检测结果的不利影响，本实施例的锚杆螺母4与测カ托板3之间设有第一垫圈7a。优选地，测カ托板3的中部设有弧形凸台，第一垫圈7a为向下凹曲的半球形橡胶垫圈,可使得锚杆尾部5a与检测台I垂直方向的衔接更加牢固。进ー步地，为了同时测量测カ钢带的应变和变形，本实施例在测カ钢带2位于第二通孔2a的位置粘有第二应变片，该第二应变片与数字接收仪连接。进ー步地，为了同时測量测カ托板上的应变和变形，本实施例在测カ托板3的上表面粘有第三应变片，该第三应变片与数字接收仪连接。优选地，本实施例的钢带固定装置4包括固定螺母4a、固定托板4b和尾部带螺纹的固定杆4c，位于检测台I的水平面上的测カ钢带2开有与固定杆4c相匹配的第三通孔，检测台I与第三通孔相对的位置开有第四通孔，固定杆4c安装在第三通孔和第四通孔上， 固定杆尾部4d落在第三通孔的上方，在固定杆尾部4d上安装固定托板4b，并采用固定螺母4a进行拧紧固定。图2为本发明一种锚杆尾部变形检测台的俯视图，图中未安装锚杆螺母8和固定螺母4a。进ー步地，为了減少固定螺母4a与固定托板4b之间的刚性摩擦，以减小对检测结果的不利影响，本实施例的固定螺母4a与固定托板4b之间设有第二垫圈7b。固定托板4b的中部设有弧形凸台，第二垫圈7b为向下凹曲的半球形橡胶垫圈，可使得测カ钢带2与检测台I垂直方向的衔接更加牢固。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锚杆尾部变形检测方法，其特征在于，包括 51、测カ钢带与检测台的上表面相贴合并通过所述检测台的上表面的凹槽，采用钢带固定装置将测カ钢带固定在所述检测台上，在所述凹槽的斜面上开有第一通孔，所述测カ钢带与所述第一通孔相对的位置开有第二通孔； 52、将ー尾部带有螺纹的锚杆安装在所述第一通孔和第二通孔内，在锚杆尾部的轴向上粘贴多个第一应变片，所述多个第一应变片与数字接收仪连接，并在所述锚杆尾部上安装测カ托板并采用锚杆螺母拧紧固定； 53、采用扭矩扳手对锚杆螺母逐级施加扭矩，同时从扭矩扳手上读出每级的扭矩，采用数字接收仪读取第一应变片的数字，并测量锚杆尾部的角度变化，以及测量测カ托板和测力钢带的相对滑动量； 54、当测カ钢带或测カ托板或锚杆尾部任一发生断裂吋，扭矩扳手停止对锚杆螺母施加扭矩。
2.如权利要求I所述的锚杆尾部变形检测方法，其特征在于，采用强压将所述测カ钢带和所述检测台的上表面压紧贴合并压制出所述凹槽。
3.如权利要求I所述的锚杆尾部变形检测方法，其特征在于，所述斜面的倾角为5 30。。
4.如权利要求I所述的锚杆尾部变形检测方法，其特征在于，所述步骤S2还包括在所述测カ钢带位于所述第二通孔的位置粘贴有与所述数字接收仪相连接的第二应变片；所述步骤S3还包括采用数字接收仪读取第二应变片的数字。
5.如权利要求I所述的锚杆尾部变形检测方法，其特征在于，所述步骤S2还包括在所述测カ托板的上表面粘贴与所述数字接收仪相连接的；所述步骤S3还包括采用数字接收仪读取第三应变片的数字。
6.一种锚杆尾部变形检测台，其特征在于，包括测カ钢帯、测カ托板、钢带固定装置、锚杆螺母、数字接收仪和上表面开有凹槽的检测台，所述测カ钢带与所述检测台的上表面相贴合并通过所述凹槽，所述测カ钢带采用钢带固定装置固定在所述检测台上；所述测カ钢带位于所述凹槽的斜面的位置开有第二通孔，所述检测台与所述第二通孔相对的位置开有第一通孔，尾部带有螺纹的锚杆安装在第一通孔和第二通孔内，锚杆尾部落在所述测カ钢带的上方，所述测カ托板安装在所述锚杆尾部上，并采用锚杆螺母拧紧固定；所述锚杆尾部的轴向上粘有多个第一应变片，所述第一应变片与所述数字接收仪连接。
7.如权利要求6所述的锚杆尾部变形检测台，其特征在于，所述测カ钢带位于所述第二通孔的位置粘有第二应变片，所述第二应变片与所述数字接收仪连接。
8.如权利要求6所述的锚杆尾部变形检测台，其特征在于，所述测カ托板的上表面粘有第三应变片，所述第三应变片与所述数字接收仪连接。
9.如权利要求6所述的锚杆尾部变形检测台，其特征在于，所述钢带固定装置包括固定螺母、固定托板和尾部带螺纹的固定杆，位于所述检测台的水平面上的测カ钢带开有与所述固定杆相匹配的第三通孔，所述检测台与所述第三通孔相对的位置开有第四通孔，所述固定杆安装在所述第三通孔和第四通孔上，固定杆尾部落在所述第三通孔的上方，在所述固定杆尾部上安装固定托板，并采用固定螺母进行拧紧固定。
10.如权利要求6所述的锚杆尾部变形检测台，其特征在于，所述斜面的倾角为5 30°。
全文摘要
本发明涉及煤矿开采防护技术，本发明公开了一种锚杆尾部变形检测方法及检测台，该检测方法包括测力钢带与检测台的上表面相贴合并通过所述检测台的上表面的凹槽，将尾部带有螺纹的锚杆安装在凹槽的斜面上的第一通孔和测力钢带的第二通孔内，在锚杆尾部上安装测力托板并采用锚杆螺母拧紧固定，并在所述锚杆尾部的轴向上粘贴多个第一应变片，采用扭矩扳手对锚杆螺母逐级施加扭矩，同时从扭矩扳手上读出每级的扭矩，采用数字接收仪读取第一应变片的数字。本发明通过第一应变片可实时读取锚杆尾部的受力状态，同时可观察锚杆尾部的变形过程，该检测方法为煤矿井下巷道用的锚杆支护设计提供了依据，以提高锚杆的支护效果。
文档编号G01N3/02GK102680327SQ20121013949
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者吴拥政, 孟宪志, 康红普 申请人:天地科技股份有限公司