CN103046941B - 一种实现工作载荷可视化的锚索让压装置 - Google Patents

Abstract

一种实现工作载荷可视化的锚索让压装置，包括依次穿套在锚索上的压盘、限位圆筒、让压金属柱、压板和锚索锁具，限位圆筒外壁上部附着有反光条组，所述的压板的外壁上附着有反光条，附着有反光条组的限位圆筒段上开有多个观察槽，通过观察槽可以查看压板外壁上的反光条与限位圆筒外壁上的反光条组的相对位置，从而可直观判断锚索的实时工作载荷状态。通过锚索锁具对锚索施加预紧力，可有效控制锚索让压变形中的工作载荷，使其处于锚索极限载荷内，其结构简单、现场安装容易，维护方便，使用效果好。

Description

一种实现工作载荷可视化的锚索让压装置

技术领域

本发明涉及一种实现工作载荷可视化的锚索让压装置，尤其适用于软岩和地应力比较大的巷道和洞室的让压支护，以及支护结构工作载荷实时可视化监测。

背景技术

目前，锚索支护技术已广泛应用于矿山开采和水利水电开发等的岩土工程加固中。尤其在煤矿井下巷道支护中，锚索支护的比例达到70%以上。对于地质条件和地应力条件比较好的巷道，通常依靠锚索的主动支护作用就可以保障围岩的安全；但是对于复杂难支护巷道，比如软岩或地应力比较大的巷道，仅靠单一锚索的支护能力，很难控制围岩的强烈变形和破坏，甚至会因为工作载荷过大造成锚索的突然破坏。为此，对于复杂难支护巷道，还必须充分发挥巷道围岩自身的承载能力，要求支护系统具有一定的让压性。一般来说，巷道变形中包含一部分不可控制的变形，支护系统必须具有让压变形功能以让掉不可控制的变形，但是为了巷道的稳定，支护结构在让压变形中，其支护强度应能保持不变或不断增加，即做到边让边支。因此，研究合理的锚索的让压装置，使锚索支护不但能承受较大的让压变形，而且在让压变形中始终能控制工作载荷的变化范围，对复杂巷道的有效支护和保障支护结构的安全具有重要意义。目前锚索让压装置主要有两种，一种为在钻孔内锚索的自由段上设置数个调刚度变形盒，使锚索变形过程中承受的压力得到分散；另一种为在锚索的锁具和压盘之间放置让压元件。这些让压装置虽然能起到一定的让压作用，但无法有效地控制锚索让压过程中的工作载荷的变化，因而无法完全发挥锚索的主动支护作用。

锚索的支护效果取决于锚索的工作载荷。工作载荷过小时，不能有效控制巷道的变形和破坏；工作载荷过大时，随着巷道的不断变形，锚索的工作载荷可能超过其极限值，从而引起支护结构的突然破坏。因此快速直观地连续监测锚索的工作载荷对有效发挥支护结构的作用和确保支护结构的安全有重要的工程意义。目前锚索工作载荷的监测主要靠液压枕，但是由于液压枕价格昂贵，当前不能实现大范围应用，同时液压枕的读数不易观测，且观测数据还要经过换算才能与锚索设计工作载荷作对比，一线工人不易掌握。因此，目前尚缺乏有效实现锚索工作载荷即时可视化监测的方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种实现工作载荷可视化的锚索让压装置，通过保障锚索支护结构在让压变形的同时，能有效控制其工作载荷的变化，从而实现锚索工作载荷的实时直观可视化监测。

技术方案：本发明实现工作载荷可视化的锚索让压装置，包括依次穿套在锚索上的压盘、限位圆筒、让压金属柱、压板和锚索锁具，其中，压盘固定在限位圆筒上，让压金属柱设在限位圆筒内，压板设在压金属柱的外露端上，锚索锁具固定在压板上；所述的限位圆筒外壁上部附着有反光条组，所述的压板的外壁上附着有反光条，所述附着有反光条组的限位圆筒段上开有多个观察槽。

所述的设在限位圆筒内的让压金属柱与限位圆筒间隙配合；所的多个观察槽为2-4个；所述压板的直径小于限位圆筒的内径；所述限位圆筒外侧的反光条组由2种以上颜色的反光条组成。

有益效果：本发明利用让压金属柱较大的变形能力吸收锚索的变形，实现让压支护的目的；在锚索工作载荷较大时，让压金属柱逐渐达到屈服强度，此时限位圆筒将限制让压金属柱的环向变形，控制让压金属柱轴向应力的增长，使锚索工作载荷逐步提高，当锚索工作载荷接近其极限强度时，限位圆筒被拉裂，让压金属柱轴向应力随之稍降低，并维持在其屈服强度的水平，从而实现控制锚索工作载荷始终在极限强度内。通过压板上的反光条和限位圆筒上的反光条组，让压金属柱在压缩变形中，压板上的反光条逐渐靠近限位圆筒上的反光条组，利用其相对位置可以判断锚索工作载荷是否过小或过大；在灯光照耀下，反光条相对与反光条组的位置可以在较远距离清晰辨别，结果直观。可有效调控让压变形中锚索的工作载荷，确保支护结构的安全；让压变形过程中，由于让压金属柱可以吸收大部分让压变形，因此锚索支护结构可以承受较大的变形，当载荷较大时，可以运用限位圆筒对让压金属柱的限制作用，提高让压金属柱的轴向受力，从而不断提高锚索的工作载荷，而当工作载荷接近锚索的极限载荷时，限位圆筒沿观察槽破裂，让压金属柱的轴向受力降低至其屈服强度，从而降低锚索工作载荷，使其始终处于锚索极限载荷内；克服了传统没有让压装置的锚索，巷道变形时，其工作载荷会快速提高，达到其极限载荷后会突然破裂，危机巷道的安全性的问题。另外，本发明可以直观清晰显示锚索的工作载荷状态，不仅可以确保锚索具有足够的初始预紧力，而且可以直观判断锚索工作载荷是否接近危险区域。本发明将让压支护和工作载荷可视化有机结合在一起，便于大规模应用。其结构简单、现场安装容易，维护方便，使用效果好。主要优点：

1、压板、让压金属柱采用圆柱设计，限位圆筒采用圆筒形设计，限位圆筒的尺寸大于锚索锁具，而小于压盘。

2、让压金属柱选用刚度较低，屈服强度低于对应于锚索极限载荷时的轴向应力的材料。

3、压板上反光条的位置需要通过实验确定，使得在初始预紧力下，压板上反光条被压到接近限位圆筒的上端面。

4、限位圆筒上的反光条组至少包含两种颜色的反光条，通过实验确定不同反光条的宽度，达到预警工作载荷的目的。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图； 

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是图2的A-A剖面图。

图中：1-限位圆筒，2-让压金属柱，3-压板，4-锚索，5-锚索锁具，6-压盘，7-观察槽，8-反光条，9-反光条组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例做进一步的说明：

图1所示，本发明的实现工作载荷可视化的锚索让压装置，主要由限位圆筒1、让压金属柱2、压板3、锚索锁具5、压盘6、反光条构成。压盘6、限位圆筒1、让压金属柱2、压板3和锚索锁具5依次穿套在锚索上，其中，压盘6固定在限位圆筒1上限位圆筒1内的让压金属柱2与限位圆筒1间隙配合，让压金属柱2设在限位圆筒1内，压板3设在压金属柱2的外露端上，锚索锁具5固定在压板3上，所述压板3的直径小于限位圆筒1的内径。所述的限位圆筒1外壁上部附着有反光条组9，反光条组9由2种以上颜色的反光条组成。所述的压板3的外壁上附着有反光条8，所述的反光条8由单色反光膜构成；所述附着有反光条组9的限位圆筒1段上开有多个观察槽7，多个观察槽7为2-4个，根据实际情况确定。图中所示的观察槽7为两个，对称设置。通过观察槽7可以查看反光条8和反光条组9的相对位置，便可直观判断锚索4的实时工作载荷状态。在让压金属柱2达到屈服强度后，限位圆筒1能通过限制让压金属柱2的环向变形提高压让压金属柱2的轴向受力；所述压板3采用屈服强度不小于345MPa的钢材制成，其延伸率不大于21，让压金属柱2采用屈服强度不大于235MPa的钢材制成，其延伸率不小于24；让压金属柱2与限位圆筒1之间的间隙与锚索的设计极限载荷有关，锚索设计极限越大，间隙越小。

安装过程：在锚索4通过树脂固定于钻孔中后，将压盘6穿过锚索4紧贴于围岩表面，将限位圆筒1穿过锚索4紧贴于压盘6上，在让压金属柱2的上下表面涂抹凡士林或黄油，然后将其穿过锚索4放入限位圆筒1中，将压板3穿过锚索4紧贴于让压金属柱2上，最后通过锚索锁具5将锚索4固定，并施加初始预紧力使反光条8接近限位圆筒1的上端面。

Claims (5)

1.一种实现工作载荷可视化的锚索让压装置，其特征在于：它包括依次穿套在锚索上的压盘（6）、限位圆筒（1）、让压金属柱（2）、压板（3）和锚索锁具（5），其中，压盘（6）固定在限位圆筒（1）上，让压金属柱（2）设在限位圆筒（1）内，压板（3）设在压金属柱（2）的外露端上，锚索锁具（5）固定在压板（3）上；所述的限位圆筒（1）外壁上部附着有反光条组（9），所述的压板（3）的外壁上附着有反光条（8），所述附着有反光条组（9）的限位圆筒（1）段上开有多个观察槽（7）。

2.根据权利要求1所述的实现工作载荷可视化的锚索让压装置，其特征在于：所述的设在限位圆筒（1）内的让压金属柱（2）与限位圆筒（1）间隙配合。

3.根据权利要求1所述的实现工作载荷可视化的锚索让压装置，其特征在于：所的多个观察槽（7）为2-4个。

4.根据权利要求1所述的实现工作载荷可视化的锚索让压装置，其特征在于：所述压板（3）的直径小于限位圆筒（1）的内径。

5.根据权利要求1所述的实现工作载荷可视化的锚索让压装置，其特征在于：所述限位圆筒（1）外侧的反光条组（9）由2种以上颜色的反光条组成。