CN105370303B - 用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置及其操作方法 - Google Patents
用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置及其操作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的拉张装置及其操作方法，所述的拉张装置包括液压油泵、液压千斤顶、连接件、螺母紧固装置；所述液压油泵通过液压管与液压千斤顶相连，所述液压千斤顶由缸筒、活塞和活塞杆组成，所述活塞杆外端通过连接件与所述锚杆尾部连接；螺母紧固装置套装于锚杆尾部的螺母上。本发明实现了锚杆预应力的精确施加，避免了预应力值过大而造成的锚杆损伤、破断，大大节约了施工成本。并且本发明结构简单，设计合理，操作方便，便于携带，在深部巷道高预应力锚杆支护工程中具有很高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种锚杆支护的张拉装置，尤其涉及一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置及其操作方法。
背景技术
随着煤炭资源开发由浅部向深部逐渐发展，巷道、硐室等深部地下工程所赋存的地质力学环境变得愈为复杂，围岩的变形也普遍较大，甚至发生大面积冒顶、垮落、折帮等灾害性破坏，在这种困难条件下，高预应力锚杆支护技术为深部地下工程围岩的稳定性控制提供了一种有效的途径，并在国内得到了较为广泛的应用。高预应力锚杆支护技术对深部工程围岩大变形控制的主要机理是通过对高强锚杆施加较高的预应力，进而促使围岩处于受压状态，改善围岩的应力分布，最大限度的保护锚固区围岩的完整性，提高围岩的整体强度和稳定性，并抑制锚固区围岩挠曲、离层、滑动等不连续性变形破坏。为了保证深部巷道取得较好的支护效果，锚杆系统的刚度十分重要，其中，能否根据支护设计高效准确的施加高预应力值起着决定性作用。
然而，目前深部巷道工程锚杆预应力的施加主要采用普通锚杆钻机、人工扳手扭压螺母或是专门的锚杆安装机来实现，但这些锚杆预应力的施加方法存在诸多缺陷，其一是设备能力和人员操作的局限性，使得施加的预应力水平偏低，不能达到支护设计值，严重影响支护质量及围岩控制效果；其二是虽然安装设备能够提供较高或是更高的预应力，但是在控制施加值的准确度方面仍存不足，容易造成所施加的预应力远高于设计预定值，引起锚杆的损伤甚至破断，从而令支护效果大打折扣。其三是高预应力的施加效率还不够高，影响巷道工程施工的进度。由此可见，现有的锚杆预应力施加设备和方法难以满足深部大变形巷道支护工程的需求，为确保围岩的控制效果及实现深部地下工程高效掘进的目标，在深部巷道高预应力锚杆支护技术的现场实施过程中急需一种能够快速准确提供高预应力的装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、用于深部巷道高预应力锚杆支护的拉张装置及其操作方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的拉张装置，包括液压油泵、液压千斤顶、连接件、螺母紧固装置；所述液压油泵通过液压管与液压千斤顶相连，所述液压千斤顶由缸筒、活塞和活塞杆组成，所述活塞杆外端通过连接件与所述锚杆尾部连接；螺母紧固装置套装于锚杆尾部的螺母上。
上述的用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置中，还包括三脚支架，所述的三脚支架由用于固定及承受所述液压千斤顶载荷的承载圆盘和三条支腿构成，所述三条支腿的一端等间距焊接在所述承载圆盘上，所述三条支腿的另外一端与巷道围岩紧密接触，所述承载圆盘的中心设有一个圆孔。
上述的用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置中，所述的连接件为一上下对称装置，包括锁座、锁塞，锁塞被置于锁座的上下锥形凹槽内，锁塞为一锥形体，底面为一弧形螺纹面，与锚杆尾部的螺纹齿合，锁塞的侧面设有手柄。
上述的用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置中，所述的连接件包括连接套及销钉，所述连接套的一端内部有螺纹，与所述锚杆尾部螺纹连接，另一端直接套入外端留设有圆孔的活塞杆，并用销钉进行连接。
上述的用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置中，所述的螺母紧固装置包括大齿轮、小齿轮、马达，大齿轮与小齿轮齿接，马达输出轴与大齿轮轴固定连接，小齿轮的轴为中空六方轴，可套入紧固螺母。
一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置的操作方法，包括如下步骤：
采用锚杆钻机在预设点位钻出锚杆钻孔；
将树脂锚固剂塞入锚杆孔口，用锚杆头部顶住树脂锚固剂尾部，推动锚杆使树脂锚固剂沉入孔底；将锚杆钻机与锚杆尾部连接，旋转锚杆以搅拌锚固剂，等待锚固剂凝固后，卸下锚杆钻机。
在锚杆外露端套上锚杆托盘，用手将紧固螺母旋进锚杆尾部的滚丝段，使之与托盘接触，并采用扳手进一步的拧紧，进行初始预紧；
将螺母紧固装置套在锚杆尾部的紧固螺母上，然后安装三脚支架，使三脚支架底部与围岩紧密接触，将液压千斤顶紧固于三脚支架的承载圆盘上，连接好液压油泵与液压千斤顶，开启油泵控制千斤顶活塞杆到合适的位置，用连接件将其与锚杆尾部外露端连接；
开启液压油泵，使液压千斤顶的活塞杆往缸筒内回缩，在千斤顶的拉伸作用下，将在锚杆轴向产生张拉预应力，锚杆逐渐向孔外移动，并且紧固螺母与锚杆托盘之间形成一定的间隙；在此过程中随时观察压力数字显示装置，当加载到预定的预应力时，停止油泵进油，启动马达，驱动螺母紧固装置的齿轮旋转，快速将紧固螺母拧紧。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过液压千斤顶张拉锚杆外露端而实现施加预应力，不仅克服了以往施加方法预应力值不足的缺点，而且实现了锚杆预应力的精确施加，避免了预应力值过大而造成的锚杆损伤、破断，大大节约了施工成本。
2、本发明在锚杆张拉预紧的过程中，采用设计灵巧、高效的快速连接件及机械拧紧锚杆螺母的方式，缩短了整个预应力施加过程的时耗，大大提高了施工效率。
3、本发明结构简单，设计合理，操作方便，便于携带，在深部巷道高预应力锚杆支护工程中具有很高的实用性。
附图说明
图1为本发明中实施例1的结构示意图。
图2为本发明中实施例2的结构示意图。
图3为本发明中三脚支架安装侧视图。
图4为本发明连接件4a的立体结构示意图。
图5为本发明连接件4a的正视图。
图6为本发明锁塞结构示意图。
图7为本发明连接件4b的安装示意图。
图8为本发明螺母紧固装置及其驱动装置结构示意图。
附图中主要部件符号说明：
1、液压油泵， 2、液压千斤顶，
3、三脚支架， 31、承载圆盘， 32、支腿，
4a、连接件①， 4a-1、锁座， 4a-2、锁塞， 4a-3、手柄，
4b、连接件②， 4b-1、销钉， 4b-2、连接套，
5、螺母紧固装置， 50、小齿轮， 51、大齿轮，
6、马达，
7、动力源，
8、锚杆， 80、紧固螺母， 81、托盘， 82、锚固剂，
9、锚杆孔， 10、压力数字显示装置，
11、液压管， 12、连接线，
20、活塞， 21、活塞杆， 22、钢圆管。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图说明对本发明做进一步阐述。
实施例1
如图1所示，一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置，包括液压油泵1，液压千斤顶2，用于固定液压千斤顶2的三脚支架3，液压千斤顶2与待施加预应力的锚杆8尾部连接用的连接件4a，拧紧锚杆8尾部紧固螺母80用螺母紧固装置5，驱动螺母紧固装置5的动力马达6和动力源7。
液压油泵1通过液压管11与液压千斤顶2相连，为液压千斤顶2提供动力，驱动千斤顶2从而给锚杆8提供张拉预应力；液压油泵1上装有压力数字显示装置10，可以实时、精确的显示给液压千斤顶2加载的压力。
液压千斤顶2外壳固定在三脚支架3上；液压千斤顶2由缸筒、活塞20和活塞杆21组成，活塞杆21外端通过连接件4a与锚杆8尾部连接。
三脚支架3由用于固定及承受液压千斤顶2载荷的承载圆盘31和三条支腿32构成，三条支腿32的一端等间距焊接在承载圆盘31上，三条支腿32的另外一端与巷道围岩紧密接触，承载圆盘31的中心设计有一个圆孔，以便活塞杆21穿入并与锚杆8连接。
活塞杆21外端焊接有一小段钢圆管22，连接件4a焊接在钢圆管22上。连接件4a为一上下对称装置，包括锁座4a-1、锁塞4a-2，进行连接时，锁塞4a-2被置于锁座4a-1的上下锥形凹槽内，锁塞4a-2为一锥形体，底面为一弧形螺纹面，可以与锚杆8尾部的螺纹齿合，锁塞4a-2的侧面设有手柄，以便连接时安装锁塞4a-2。
螺母紧固装置5内部设置有一个大齿轮51、一个小齿轮50（或者链条、皮带等），大齿轮51的轴为实心轴，与马达6的转轴相连，小齿轮50的轴为中空六方轴，可套入紧固螺母80。动力源7通过连接线12与马达6连接，并为马达6提供动力，从而驱动螺母紧固装置5拧紧锚杆8的紧固螺母80。
一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置的操作方法，具体步骤如下：
（1）在预设点位钻出锚杆孔9，然后清理钻孔内的碎屑、渣土。
（2）将树脂锚固剂82塞入锚杆孔口，用锚杆8推入孔底；将锚杆钻机与锚杆8尾部连接，旋转锚杆8以搅拌锚固剂82，凝固后卸下锚杆钻机。
（3）在锚杆8外露端套上锚杆托盘81，用手将紧固螺母80旋进锚杆8尾部的滚丝段，使之与托盘81接触。
（4）将螺母紧固装置5及马达6套在紧固螺母80上，然后安装三脚支架3，将液压千斤顶2紧固于三脚支架3的承载圆盘31上；开启油泵1控制活塞杆21，使锚杆8尾部套入锁座4a-1，放置上下两个锁塞4a-2，进而连接好千斤顶2与锚杆8。
（5）开启液压油泵1，使活塞杆21往缸筒内回缩，随时观察压力数字显示装置10，当加载到预定的预应力时，停止油泵1进油，然后启动马达6，快速将紧固螺母80拧紧。
（6）控制液压油泵1卸掉千斤顶2的张拉力，拔下连接件4a中的两个锁塞4a-2，依次撤除千斤顶2，三脚支架3和螺母紧固装置5，然后进入下一根锚杆的高预应力施加过程。
实施例2
如图2所示，一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置，包括液压油泵1，液压千斤顶2，用于固定液压千斤顶2的三脚支架3，液压千斤顶2与锚杆8外露端连接用的连接件4b，拧紧紧固螺母80用螺母紧固装置5，驱动螺母紧固装置5的动力马达6和动力源7。
液压油泵1通过液压管11与液压千斤顶2相连，为液压千斤顶2提供动力，驱动千斤顶2从而给锚杆8提供张拉预应力；液压油泵1上装有压力数字显示装置10，可以实时、精确的显示给液压千斤顶2加载的压力。
液压千斤顶2外壳固定在三脚支架3上；液压千斤顶2由缸筒、活塞20和活塞杆21组成，活塞杆21外端通过连接件4b与锚杆8外露端连接。
三脚支架3由用于固定及承受液压千斤顶2载荷的承载圆盘31和三条支腿32构成，三条支腿32的一端等间距焊接在承载圆盘31上，三条支腿32的另外一端与巷道围岩紧密接触，承载圆盘31的中心设计有一个圆孔，以便活塞杆21穿入并与锚杆8连接。
连接件4b包括连接套4b-2及销钉4b-1，连接套4b-2的一端内部有螺纹，可与锚杆8尾部套接，另一端可以直接套入外端留设有圆孔的活塞杆21，并采用销钉4b-1进行连接。
螺母紧固装置5内部设置有一个大齿轮51、一个小齿轮50（或者链条、皮带等），大齿轮51的轴为实心轴，与马达6的转轴相连，小齿轮50的轴为中空六方轴，可套入紧固螺母80。动力源7通过连接线12与马达6连接，并为马达6提供动力，从而驱动螺母紧固装置5拧紧锚杆8的紧固螺母80。
一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置的操作方法，具体步骤如下：
（1）在预设点位钻出锚杆孔9，保证钻孔有足够的长度后清理钻孔，。
（2）依次往钻孔内塞入锚固剂82和锚杆8；将锚杆钻机与锚杆8尾部连接，旋转锚杆8以搅拌锚固剂82，等待锚固剂82凝固后卸下锚杆钻机。
（3）在锚杆8外露端套上锚杆托盘81，用手将紧固螺母80旋进锚杆8尾部的滚丝段，使之与托盘81接触。
（4）将螺母紧固装置5及马达6套在紧固螺母80上，并将连接套4b-2旋入锚杆8的外露端，然后安装三脚支架3，将液压千斤顶2紧固于三脚支架3的承载圆盘31上；开启油泵1控制活塞杆21的外端，使之插入连接套4b-2的带孔一端，接着插好销钉4b-1，进而连接好千斤顶2与锚杆8。
（5）开启液压油泵1，使活塞杆21往缸筒内回缩，随时观察压力数字显示装置10，当加载到预设的预应力值时，停止油泵1进油，然后启动马达6，快速将紧固螺母80拧紧。
（6）控制液压油泵1使千斤顶2的加载力为零，拔下销钉4b-1，依次撤除千斤顶2，三脚支架3、连接套4b-2和螺母紧固装置5，然后施加下一根锚杆的预应力。
以上具体实例仅为本发明中的两个较好例子，但并非本发明内容全部，一切在本发明精神范围内所做的等同变换，都将在本发明保护范围以内。
Claims (3)
1.一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置，其特征在于：包括液压油泵、液压千斤顶、连接件、螺母紧固装置；所述液压油泵通过液压管与液压千斤顶相连，所述液压千斤顶由缸筒、活塞和活塞杆组成，所述活塞杆外端通过连接件与所述锚杆尾部连接；螺母紧固装置套装于锚杆尾部的螺母上；还包括三脚支架，所述的三脚支架由用于固定及承受所述液压千斤顶载荷的承载圆盘和三条支腿构成，所述三条支腿的一端等间距焊接在所述承载圆盘上，所述三条支腿的另外一端与巷道围岩紧密接触，所述承载圆盘的中心设有一个圆孔；所述的连接件为一上下对称装置，包括锁座、锁塞，锁塞被置于锁座的上下锥形凹槽内，锁塞为一锥形体，底面为一弧形螺纹面，与锚杆尾部的螺纹齿合，锁塞的侧面设有手柄；所述的螺母紧固装置包括大齿轮、小齿轮、马达，大齿轮与小齿轮齿接，马达输出轴与大齿轮轴固定连接，小齿轮的轴为中空六方轴，可套入紧固螺母。
2.根据权利要求1所述的用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置，其特征在于：所述的连接件包括连接套及销钉，所述连接套的一端内部有螺纹，与所述锚杆尾部螺纹连接，另一端直接套入外端留设有圆孔的活塞杆，并用销钉进行连接。
3.一种用于深部巷道高预应力锚杆支护的张拉装置的操作方法，包括如下步骤：
(1)采用锚杆钻机在预设点位钻出锚杆钻孔；
(2)将树脂锚固剂塞入锚杆孔口，用锚杆头部顶住树脂锚固剂尾部，推动锚杆使树脂锚固剂沉入孔底；将锚杆钻机与锚杆尾部连接，旋转锚杆以搅拌锚固剂，等待锚固剂凝固后，卸下锚杆钻机；
(3)在锚杆外露端套上锚杆托盘，用手将紧固螺母旋进锚杆尾部的滚丝段，使之与托盘接触，并采用扳手进一步的拧紧，进行初始预紧；
(4)将螺母紧固装置套在锚杆尾部的紧固螺母上，然后安装三脚支架，使三脚支架底部与围岩紧密接触，将液压千斤顶紧固于三脚支架的承载圆盘上，连接好液压油泵与液压千斤顶，开启油泵控制千斤顶活塞杆到合适的位置，用连接件将其与锚杆尾部外露端连接；
(5)开启液压油泵，使液压千斤顶的活塞杆往缸筒内回缩，在千斤顶的拉伸作用下，将在锚杆轴向产生张拉预应力，锚杆逐渐向孔外移动，并且紧固螺母与锚杆托盘之间形成一定的间隙；在此过程中随时观察压力数字显示装置，当加载到预定的预应力时，停止油泵进油，启动马达，驱动螺母紧固装置的齿轮旋转，快速将紧固螺母拧紧。
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