CN104280178A - 一种模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿巷道技术领域，公开了一种模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置。该模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置包括：支架、试验台、模拟钻孔、锚杆及接水管；所述试验台固定设置于所述支架上，所述模拟钻孔固定设置于试验台上，所述锚杆的一端设置于所述模拟钻孔内，所述锚杆与所述模拟钻孔之间填充有锚固剂，所述模拟钻孔与所述接水管连通，用于对所述锚杆淋水。本发明提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置通过模拟钻孔对锚杆上的锚固剂淋水，测定树脂锚杆锚固力受淋水的影响程度，为相关巷道支护设计提供参考依据；具有结构简单、操作简便及模拟效果好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿巷道技术领域，尤其涉及一种模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，具体的是一种能够测量顶板钻孔淋水与锚固力关系的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置。
背景技术
顶板灾害是煤矿五大自然灾害之首，能否使锚固体提供足够的锚固力控制巷道围岩变形是治理顶板灾害问题的关键，然而某些矿区由于地质条件影响使得很多巷道不同程度地受到顶板淋水的影响，在进行锚杆、锚索支护时，发现锚固力往往低于理论计算值，甚至在顶板淋水量比较大的情况下无法进行有效的支护，给煤矿的安全生产带来严重威胁。
近几年，随着开采深度的不断增加，煤矿地质条件更为恶劣，很多巷道不同程度地受到顶板淋水的影响，比如平庄矿区风水沟煤矿四煤、五煤巷道均出现严重的顶板淋水现象，在进行锚杆、锚索支护时，发现锚固力往往低于理论计算值，甚至在顶板淋水量比较大的情况下无法进行有效的支护，给煤矿的安全生产带来严重威胁。
根据现场情况，在巷道围岩含水量比较大的矿区，有顶板淋水现象，也有两帮和底板渗水现象，这两种情况都会影响树脂锚杆锚固力，而且影响程度和方式不同。部分学者对于钻孔积水对树脂锚杆锚固力影响已进行了一定程度的研究工作，但是对于顶板钻孔淋水尚未展开具体细致的研究，也无法对相似情况下巷道支护设计提供参考依据。
鉴于上述现有技术的缺陷，需要提供一种能够测量顶板钻孔淋水与锚固力关系的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置。
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现有巷道围岩含水量比较大的矿区，有顶板淋水现象，会影响树脂锚杆锚固力，对于顶板钻孔淋水尚未展开具体细致的研究，也无法对相似情况下巷道支护设计提供参考依据的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置包括：支架、试验台、模拟钻孔、锚杆及接水管；所述试验台固定设置于所述支架上，所述模拟钻孔固定设置于试验台上，所述锚杆的一端设置于所述模拟钻孔内，所述锚杆与所述模拟钻孔之间填充有锚固剂，所述模拟钻孔与所述接水管连通，用于对所述锚杆淋水。
其中，所述模拟钻孔包括：空心的柱体及设置于柱体顶端的出水片，所述柱体与所述接水管连通，所述锚杆的一端设置于所述柱体内，并与所述出水片连接，所述出水片上设置有多个用于淋水的通孔。
其中，还包括用于将所述柱体固定于所述试验台上的固定夹。
其中，还包括用于连通所述柱体及所述接水管的连接阀。
其中，所述接水管上设置有用于控制水量的球阀。
其中，还包括用于防止所述锚杆掉落的防护链，所述防护链一端与所述锚杆连接，另一端与所述支架连接。
其中，所述防护链为直径为5-10mm的钢丝绳。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置中试验台固定设置于支架上，模拟钻孔固定设置于试验台上，锚杆的一端设置于模拟钻孔内，锚杆与模拟钻孔之间填充有锚固剂，模拟钻孔与所述接水管连通，用于对所述淋水。本发明提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置通过模拟钻孔对锚杆上的锚固剂淋水，测定树脂锚杆锚固力受淋水的影响程度，为相关巷道支护设计提供参考依据；具有结构简单、操作简便及模拟效果好的特点。
附图说明
图1是本发明实施例模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置的中模拟钻孔4的结构示意图；
图3是本发明实施例模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置的锚杆锚固力与模拟钻孔林水量关系曲线图。
图中：1：支架；2：固定夹；3：试验台；4：模拟钻孔；5：锚杆；6：连接阀；7：接水管；8：柱体；9：出水片。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。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1所示，本发明实施例提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置包括支架1、试验台3、模拟钻孔4、锚杆5及接水管7；试验台3固定设置于所述支架1上，模拟钻孔4固定设置于试验台3上，锚杆5的一端设置于模拟钻孔4内，锚杆与模拟钻孔4之间填充有锚固剂，模拟钻孔4与接水管7连通，用于对锚杆5淋水。本发明通过模拟钻孔4对锚杆5上的锚固剂淋水，测定树脂锚杆锚固力受淋水的影响程度，探询变化规律，为相关巷道支护设计提供参考依据。本装置采用全景模拟手段，尽可能模拟煤矿井下顶板淋水现象，操作较为简便，可以有效模拟测定顶板钻孔淋水对树脂锚杆锚固性能影响程度，为相关巷道支护设计提供参考依据。
如图2所示，本发明实施例提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置中模拟钻孔4包括：空心的柱体8及设置于柱体8顶端的出水片9。柱体8可以采为不锈钢钢管，即方便加工也能节约工程材料。本实施例选取内径为φ30mm、外径为φ42mm、壁厚为6mm、长度为200mm的钢管作为柱体8。柱体8与接水管7连通，锚杆5的一端设置于柱体8内，锚杆5的一端从柱体8的底部插入柱体8内。即锚杆5的顶端插入柱体8内，锚杆5的顶端与出水片9接触连接，锚杆5的顶端与出水片9及柱体8之间填充有锚固剂。出水片9上设置有多个用于淋水的通孔，出水片9上设置有7-10个用于淋水的通孔，通孔的直径为3-5mm。本实施例需要保证锚杆5位于柱体8轴线居中的位置，以减少锚杆5居中度对锚固力影响。
本发明实施例提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置还包括连接阀6，连接阀6用于连通模拟钻孔4及接水管7。连接阀6包括矿用弯头和钢管体(矿用弯头和钢管体在图中均未示出)，矿用弯头一端与钢管体连接，另一端与接水管7连通。钢管体顶端密封，柱体8位于连钢管体内。柱体8与连接阀6之间可以通过销固定，在柱体8与连接阀6的连接处设置有凹槽，凹槽距离柱体8的顶部为25mm处。连接阀6上对应凹槽处设置有的孔，销穿过孔及凹槽将连接阀6与柱体8固定连接。钢管体与柱体8之间还设置有密封圈，用于防止水从柱体8外侧壁流出，影响试验结果。
本发明实施例提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置中还包括用于将柱体8固定于试验台3上的固定夹2，使得固定模拟钻孔4固定在试验台3上。固定夹2能够移动地设置在试验台3上，用于固定夹紧模拟钻孔4或在需要维修的时候取出模拟钻孔4。
为了测量的值更加精确，本发明实施例提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置在接水管7上设置有用于控制水量的球阀。
本实施例中的锚杆5不停顿的搅拌保证锚固剂固化效果，在林水量越来越大的情况下，搅拌后的锚杆5会掉落，为了防止锚杆5掉落对试验的人员和锚杆5造成伤害。本发明实施例提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置还包括用于防止锚杆5掉落的防护链(图中未示出)，防护链一端与锚杆5连接，另一端与支架1连接。本实施例中防护链为直径为5-10mm的钢丝绳，或其他能够连接锚杆5与支架1的防护结构。为了测量锚固力，本实施例在锚杆5上设置有测力表，便于得出淋水量与锚固力的关系曲线如图3所示。
本发明模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置在使用过程：通过调节球形截止阀来调整流水量到所设定的试验量值，再运用量筒来进行核定数值，要求流水量必须达到试验规定值。然后将模拟钻孔4连接在连接阀6上，模拟钻孔4通过固定夹2固定在试验台3上。模拟钻孔4连通有接水管7，打开水源，水从模拟钻孔4的出水片9淋至锚杆5的一端。采用破坏性拉拔试验测定最大锚固力，得出锚杆5的锚固力与模拟钻孔4淋水量关系曲线。
本实施例中破坏性拉拔试验，也就是把锚杆5从模拟钻孔4内拉出来，锚杆5搅拌完毕后，为了避免立马取下煤电钻和搅拌器而带动锚杆转动从而影响树脂锚固剂的固化效果，规定在搅拌结束后等待3分钟，等锚固剂初凝并具有一定的初凝力后，再卸下煤电钻与搅拌器。待锚固剂固化1小时后，在SYT500-250型锚杆试验台上进行拉拔，采用YS-1型数字压力表记录试验中拉拔力峰值。得出锚杆5锚固力与模拟钻孔4淋水量关系曲线。
综上所述，本发明具有以下优点：本发明提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置中试验台固定设置于支架上，模拟钻孔固定设置于试验台上，锚杆的一端设置于模拟钻孔内，锚杆与模拟钻孔之间填充有锚固剂，模拟钻孔与所述接水管连通，用于对所述淋水。本发明提供的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置通过模拟钻孔对锚杆上的锚固剂淋水，测定树脂锚杆锚固力受淋水的影响程度，为相关巷道支护设计提供参考依据；具有结构简单、操作简便及模拟效果好的特点。
进一步地，在锚杆与支架之间设置有用于防止锚杆掉落的钢丝绳，防止了锚杆掉落对人员造成伤害，可靠性强。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于，包括：支架(1)、试验台(3)、模拟钻孔(4)、锚杆(5)及接水管(7)；所述试验台(3)固定设置于所述支架(1)上，所述模拟钻孔(4)固定设置于试验台(3)上，所述锚杆(5)的一端设置于所述模拟钻孔(4)内，所述锚杆(5)与所述模拟钻孔(4)之间填充有锚固剂，所述模拟钻孔(4)与所述接水管(7)连通，用于对所述锚杆(5)淋水。
2.根据权利要求1所述的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于，所述模拟钻孔(4)包括：空心的柱体(8)及设置于柱体(8)顶端的出水片(9)，所述柱体(8)与所述接水管(7)连通，所述锚杆(5)的一端设置于所述柱体(8)内，并与所述出水片(9)连接，所述出水片(9)上设置有多个用于淋水的通孔。
3.根据权利要求2所述的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于：还包括用于将所述柱体(8)固定于所述试验台(3)上的固定夹(2)。
4.根据权利要求2所述的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于：还包括用于连通所述柱体(8)及所述接水管(7)的连接阀(6)。
5.根据权利要求1所述的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于：所述接水管(7)上设置有用于控制水量的球阀。
6.根据权利要求1所述的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于：还包括用于防止所述锚杆(5)掉落的防护链，所述防护链一端与所述锚杆(5)连接，另一端与所述支架(1)连接。
7.根据权利要求6所述的模拟矿井顶板钻孔淋水测量装置，其特征在于：所述防护链为直径为5-10mm的钢丝绳。
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