CN106437802A - 具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，由让压系统和测力警示系统构成；所述的让压系统由变截面上托盘、让压环形弹簧和下托盘构成，让压环形弹簧平放于变截面上托盘和下托盘之间；所述的测力警示系统由测力警示标尺和测力指针构成，测力警示标尺上设有刻度且带有底色，一端用锁环锁在让压环形弹簧的外侧，另一端插入测力指针的圆孔中。在使用过程中，随着锚杆的受力逐渐增加，让压环形弹簧向外扩张，测力警示标尺发生连动，根据测力指针可以读出锚杆的受力数值，并根据底色快速判断锚杆受力的安全储备情况。本发明利用让压环形弹簧的变形特性，将锚杆的受力状态与让压环形弹簧的变形量联系起来，既能起到让压的目的，又能通过观察快速、直观的判断锚杆的受力状态，其安装方便、操作简单，可广泛适用于工程现场。

Description

具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法

技术领域

本发明涉及地下工程锚杆支护装置领域，特别是一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法。

背景技术

随着我国经济社会的发展，地下矿井、隧道、地铁、水电硐室等修建越来越多，更多的工程处于恶劣地质条件，随之面临的支护问题也越来越突出。在地下工程支护过程中，锚杆是应用最广、用量最多的支护材料。随开采深度的不断增加，巷道围岩常常表现出大变形的特点，但是现有的传统锚杆延伸率较低，不能适应巷道围岩的大变形特征。除此之外，处于巷道围岩内部的锚杆受力情况又不能直观的表现出来，而现有的锚杆受力电子、液压量测系统因成本较高且操作复杂而无法广泛使用，导致大量的非专业测读人员、尤其是文化程度较低的普通工人难以判断锚杆的受力情况，从而不能预判巷道围岩的潜在危险，进而无法排查巷道围岩存在的安全事故隐患。

如中国专利201610256081.0公开了一种增阻让压锚杆由杆体和让压构件两部分组成，通过杆体与让压构件的套接处设有若干级插销以限定杆体的位移。当锚杆轴向拉力达到设计值时，插销可被逐级剪断，从而使得杆体与让压构件可相对滑动设定的位移。此发明虽然可以通过增大插销的抗剪能力来对围岩提供逐级增大的工作阻力，但是不能体现围岩内部锚杆的受力情况，插销在逐级剪断的同时锚杆对围岩的支护作用会失效，围岩会产生相对滑移，惯性作用有可能带来安全隐患。

如中国专利201310461586.7公开了一种锚杆轴力和弯矩的检测方法及其检测监测锚杆，该装置通过在检测锚杆体上间隔设有多个加工有穿线孔的监测截面，在每一检测截面杆体四周对称粘贴四个电阻应变片，通过应力应变测试仪得到锚杆的轴力和弯矩的相关数据。该装置的检测得到的数据较为精确，但是大量的连接线给锚杆的安装造成很多的不便，在测定巷道的现场锚杆实际受力情况时操作流程较为复杂，成本较高，限制了其大规模使用。

因此，目前亟待发明一种既能让压，又能通过外部量测装置直观表现内部受力情况的新型锚杆支护装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，以解决现有锚杆存在的延伸率底、不能直观展现内部受力情况现且不具备警示功能的问题，从而有效控制巷道围岩的稳定性，预判巷道围岩的潜在危险，排查安全事故隐患。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，其特征在于：由让压系统和测力警示系统构成。

进一步的，所述的让压系统由变截面上托盘、让压环形弹簧和下托盘构成。所述的让压环形弹簧平放于变截面上托盘和下托盘之间，其圆心与上、下托盘中心一致；所述的变截面上托盘的上平面受锚固螺母的锚固，其底面与让压环形弹簧相接触；所述的下托盘的底平面贴附于围岩上，其上平面与让压环形弹簧相接触。

进一步的，所述的测力警示系统由测力警示标尺和测力指针构成。所述的测力警示标尺一端锁于让压环形弹簧的外侧，另一端插入测力指针的圆孔中；所述的测力指针固定于下托盘上。

进一步的，所述的变截面上托盘为高强锻造变截面圆形钢板，中心成孔，边缘最薄处厚度为15-18mm，中心成孔最厚处厚度达25-30mm，其上平面为水平面，底面为带有一定曲率的曲面，不同曲率的变截面上托盘截面曲线可实现不同的让压模式。

进一步的，所述的让压环形弹簧为特制高强环形弹簧，在锚杆受到拉拔力时，上下两托盘接近，让压环形弹簧向外扩张，进而起到让压的作用。

进一步的，所述的下托盘高强锻造方形钢板，中心成孔，厚度为18-20mm，其上平面与底平面均为水平面。

进一步的，所述的测力警示标尺为“L”形细钢条，其包括测读警示装置和连接装置。所述的测读警示装置上设有带有测力数值的刻度线，该刻度线及对应数值通过实验室的标定试验得出，单位为kN且带有底色，测力数值为锚杆的极限承载力数值的40%以内其底色为绿色，40%-70%为黄色，70%-90%为橘色，90%以上为红色；所述的连接装置上设有锁环，将锁环锁于让压环形弹簧的外侧，在让压环形弹簧向外扩张时，测力警示标尺发生连动，其让压环形弹簧扩张量越大，即测力警示标尺的伸出量越大，指示锚杆受力越大。

进一步的，所述的测力指针为上部成孔的薄钢片，测力警示标尺贯通该孔从而不能发生偏移，在向外侧移动时，工作人员则可通过该孔轻易读出测力警示标尺上锚杆的受力数值，又因该受力数值刻度所在区域带有底色，从而可以判断锚杆受力的安全储备情况。

本发明一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，按照设计要求在指定位置将拟测读的锚杆锚固在围岩中后，可按以下步骤使用：

（1）安装带有测力指针的下托盘，其水平面贴附于围岩体外表面；

（2）安装按照设计要求设计的带有测力警示标尺的让压环形弹簧，并将测力警示标尺的一端插入测力指针的圆孔中；

（3）安装变截面上托盘，其曲平面与让压环形弹簧接触；

（4）将锚固螺母锚固在锚杆顶端，固定变截面上托盘，并将测力警示标尺调节至初始刻度；

（5）在使用过程中，锚杆受到拉拔力，让压环形弹簧因受到挤压而变形，向外发生扩张，通过测力指针读出测力警示标尺的刻度，根据底色又可以判断出锚杆是否处于安全状态。

本发明一种受力直观可读的锚杆让压装置及使用方法，其优点为：

（1）采用直观可读的测力警示标尺，不含任何电式应变片、电路和液压系统，能在各种复杂环境下使用；

（2）采用变截面托盘和高强让压环形弹簧，起到了一定的让压的作用，有效解决了现有锚杆延伸率低，从而不能适应巷道围岩的大变形特征的问题；

（3）利用让压环形弹簧的变形特性，将锚杆受力状态与弹簧的变形量联系起来，通过观察即可快速、直观的判断锚杆的受力状态，提供了一种适用于工程现场的锚杆支护作用快速评估方法；

（4）采用装配式结构，施工速度快，安装过程方便快捷，回收率高，大大节约了工程成本。

附图说明

图1为本发明的剖面示意图。

图2为本发明沿1-1截面剖切的平面示意图。

图例说明：1-变截面上托盘；2-让压环形弹簧；3-下托盘；4-测力警示标尺；5-测力指针；6-锚杆；7-锚固螺母。

具体实施方式

本发明提供一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1和图2 所示，本发明一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，其特征在于：由让压系统和测力警示系统构成。

进一步的，所述的让压系统由变截面上托盘1、让压环形弹簧2和下托盘3构成。所述的让压环形弹簧2平放于变截面上托盘1和下托盘3之间，其圆心与上、下托盘中心一致；所述的变截面上托盘1的上平面受锚固螺母7的锚固，其底面与让压环形弹簧2相接触；所述的下托盘3的底平面贴附于围岩上，其上平面与让压环形弹簧2相接触。

进一步的，所述的测力警示系统由测力警示标尺4和测力指针5构成。所述的测力警示标尺4一端锁于让压环形弹簧2的外侧，另一端插入测力指针5的圆孔中；所述的测力指针5固定于下托盘3上。

进一步的，所述的变截面上托盘1为高强锻造变截面圆形钢板，中心成孔，边缘最薄处厚度为15-18mm，中心成孔最厚处厚度达25-30mm，其上平面为水平面，底面为带有一定曲率的曲面，不同曲率的变截面上托盘1截面曲线可实现不同的让压模式。

进一步的，所述的让压环形弹簧2为特制高强环形弹簧，在锚杆6受到拉拔力时，上下两托盘接近，让压环形弹簧2向外扩张，进而起到让压的作用。

进一步的，所述的下托盘3高强锻造方形钢板，中心成孔，厚度为18-20mm，其上平面与底平面均为水平面。

进一步的，所述的测力警示标尺4为“L”形细钢条，其包括测读警示装置和连接装置。所述的测读警示装置上设有带有测力数值的刻度线，该刻度线及对应数值通过实验室的标定试验得出，单位为kN且带有底色，测力数值为锚杆6的极限承载力数值的40%以内其底色为绿色，40%-70%为黄色，70%-90%为橘色，90%以上为红色；所述的连接装置上设有锁环，将锁环锁于让压环形弹簧2的外侧，在让压环形弹簧2向外扩张时，测力警示标尺4发生连动，其让压环形弹簧2扩张量越大，即测力警示标尺4的伸出量越大，指示锚杆6受力越大。

进一步的，所述的测力指针5为上部成孔的薄钢片，测力警示标尺4贯通该孔从而不能发生偏移，在向外侧移动时，工作人员则可通过该孔轻易读出测力警示标尺4上锚杆6的受力数值，又因该受力数值刻度所在区域带有底色，从而可以判断锚杆6受力的安全储备情况。

本发明一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，按照设计要求在指定位置将拟测读的锚杆6锚固在围岩中后，可按以下步骤使用：

（1）安装带有测力指针5的下托盘3，其水平面贴附于围岩体外表面；

（2）安装按照设计要求设计的带有测力警示标尺4的让压环形弹簧2，并将测力警示标尺4的一端插入测力指针5的圆孔中；

（3）安装变截面上托盘1，其曲平面与让压环形弹簧2接触；

（4）将锚固螺母7锚固在锚杆6顶端，固定变截面上托盘1，并将测力警示标尺4调节至初始刻度；

（5）在使用过程中，锚杆6受到拉拔力，让压环形弹簧2因受到挤压而变形，向外发生扩张，通过测力指针5读出测力警示标尺4的刻度，根据底色又可以判断出锚杆6是否处于安全状态。

Claims (6)

1.本发明公开了一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，由让压系统和测力警示系统构成。

2.如权利要求1所述的让压系统由变截面上托盘、让压环形弹簧和下托盘构成；所述的让压环形弹簧平放于变截面上托盘和下托盘之间，其圆心与上、下托盘中心一致；所述的让压环形弹簧为特制高强环形弹簧，在锚杆受到拉拔力时，上下两托盘接近，让压环形弹簧向外扩张，进而起到让压的作用。

3.如权利要求1所述的测力警示系统由测力警示标尺和测力指针构成；所述的测力警示标尺一端锁于让压环形弹簧的外侧，另一端插入测力指针的圆孔中；所述的测力指针固定于下托盘上。

4.如权利要求2所述的变截面上托盘为高强锻造变截面圆形钢板，其上平面为水平面，底面为带有一定曲率的曲面，不同曲率的变截面上托盘截面曲线可实现不同的让压模式。

5.如权利要求3所述的测力警示标尺为“L”形细钢条，其包括测读警示装置和连接装置；所述的测读警示装置上设有带有测力数值的刻度线，该刻度线及对应数值通过实验室的标定试验得出，单位为kN且带有底色，测力数值为锚杆的极限承载力数值的40%以内其底色为绿色，40%-70%为黄色，70%-90%为橘色，90%以上为红色；所述的连接装置上设有锁环，将锁环锁于让压环形弹簧的外侧，在让压环形弹簧向外扩张时，测力警示标尺发生连动，其让压环形弹簧扩张量越大，即测力警示标尺的伸出量越大，指示锚杆受力越大。

6.如权利要求1-5所述的一种具有警示功能的锚杆让压装置及使用方法，其特征在于，使用方法具体包括以下步骤：

（1）安装带有测力指针的下托盘，其水平面贴附于围岩体外表面；

（2）安装按照设计要求设计的带有测力警示标尺的让压环形弹簧，并将测力警示标尺的一端插入测力指针的圆孔中；

（3）安装变截面上托盘，其曲平面与让压环形弹簧接触；

（4）将锚固螺母锚固在锚杆顶端，固定变截面上托盘，并将测力警示标尺调节至初始刻度；

（5）在使用过程中，通过测力标尺可以读出测力警示指针的刻度，根据底色又可以判断出锚杆是否处于安全状态。