[实用新型]一种用于锚固材料高温拉拔实验的冲击监测与防护装置

说明书

本实用新型公开了一种用于锚固材料高温拉拔实验的冲击监测与防护装置。该装置包括固定托架、防爆裂网、锚固体试件以及冲击力监测与缓冲装置；整个装置设置在马弗炉内部，便于对装置进行加热；所述防爆裂网为圆筒状结构，由加强筋及细孔金属网组成，加强筋接头焊接牢靠，细孔金属网固定于加强筋内部，防止锚固材料爆轰时锚固体试件飞出；所述冲击力监测与缓冲装置由冲击力监测装置和冲击力缓冲防护装置组成，分为两组，对称分布在防爆裂网前端面内外两侧。本实用新型通过防护装置控制锚固体试件飞出，保护实验设备和人员安全；通过压力传感器记录并读取爆轰发生时间和爆轰时的杆体冲击力，为岩土工程现场防护提供了科学依据。

技术领域

本实用新型涉及一种用于锚固材料高温拉拔实验的冲击监测与防护装置，具体涉及一种用于爆轰倾向锚固材料的高温拉拔实验中的冲击破坏监测及安全防护装置，属于锚固材料高温试验领域。

背景技术

随着煤矿、金属矿、页岩气开采以及国防等地下工程不断向深部延伸，由于地热、煤层自燃等原因，使得地下工程围岩温度不断升高。尤其当煤矿发生瓦斯爆炸或建筑物突发火灾时结构体的温度可达 500℃～ 800℃，这就对在结构加固中起关键作用的锚固材料提出了更高的性能要求。因此，对锚固材料进行高温力学性能实验研究至关重要。通常锚固材料分为以水泥为基料的无机锚固材料和以高分子材料为基料的有机锚固材料。由于有机锚固材料中的高分子复合材料在高温下具有热解特性，其力学性能受高温影响尤为严重。

本实用新型主要涉及煤矿中常用的有机高分子锚固材料的高温实验研究。对不饱和聚酯树脂锚固材料的高温实验结果表明，不饱和聚酯树脂在达到一定温度（400℃）后会迅速热解炭化，且会逐渐失去锚固力。关键是在密闭的空间内持续加温会产生爆裂、崩溅，并冒出大量白烟，会对加温实验装置从内部造成冲击破坏，给实验人员带来危险。同时，若岩土工程现场发生锚固材料爆轰现象，会破坏锚杆与岩层胶结面，使锚杆杆体喷出，对现场人员与设备造成安全隐患。如果能获得锚固材料爆轰发生的时间和爆轰时锚杆的冲击力等参数，对保护工程现场人员与设备安全意义重大。基于此，如何设计一种安全可靠的防爆裂装置及爆轰冲击时间和冲击力监测装置是非常必要和极为迫切的。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种用于锚固材料高温拉拔实验的冲击监测与防护装置。

本实用新型的原理为：高温加热过程中有机高分子锚固材料在高温下会快速热解炭化，产生大量气体并迅速膨胀，由于环向受到模拟钢管的约束，只能沿钢管轴向爆裂喷溅，形成冲击；当锚固体试件在马弗炉中发生高温爆轰时，爆轰气体推动杆体向前或向后冲击，冲击力作用通过内外固定螺母作用在缓冲防护弹簧上，缓冲防护弹簧挤压压力传感器获得杆体冲击力数据，并对杆体冲击力起到缓冲作用，防止锚固体试件飞出。

本实用新型提供了一种用于锚固材料高温拉拔实验的冲击监测与防护装置，包括四个部分：固定托架、防爆裂网、锚固体试件以及冲击力监测与缓冲装置。整个装置固定在马弗炉中，本实用新型的描述中以马弗炉的开口方向为装置的前端面、马弗炉的背部为装置的后端面进行描述。实验时，先将锚固体试件通过冲击力监测与缓冲装置固定在防爆裂网内，再将防爆裂网采用铅丝绞接在固定托架的中轴线上，而后将装置整体放置在马弗炉内进行加热；

所述马弗炉为常规马弗炉，所述固定托架尺寸根据常规马弗炉内部尺寸确定，其大小与马弗炉膛内尺寸相符。固定托架由矩形托网、脚撑和减震装置组成，固定托架恰好能放入马弗炉的炉膛内；在矩形托网底部设有四个脚撑，起支撑作用；矩形托网上方焊接两排防转动架，防转动架为三角形铁块，每排三个分布在防爆裂网中心线两侧；将防爆裂网采用铅丝铰接在矩形托网上，使防爆裂网位于两排防转动架之间；矩形托网下方垂直装有三根受力主筋，每根受力主筋两端各有一套减震装置，减震装置由减震螺母和减震弹簧连接组成；减震装置紧贴在马弗炉内壁上。