[发明专利]锚杆扭矩转化试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种锚杆扭矩转化试验装置及试验方法，其中锚杆扭矩转化试验装置，包括试验台，以及沿锚杆轴向依次固定在试验台上的边线法兰和若干夹钳，边线法兰上开设有供锚杆穿过的预留孔；还包括位于锚杆托盘与锚杆螺母之间且穿设在锚杆上的锚杆测力计，以及与锚杆螺母适配的扭矩扳手。本发明的锚杆系统所有垫片与锚杆托盘、螺母为分离状态，可自由组合搭配，与树脂锚杆串联组装在一起，模拟井下搭配组合；测力计的载荷值与扭矩扳手的扭矩值互相同步印证，得出不同扭矩状态下的安装载荷；夹钳夹紧锚杆尾部，实现井巷锚杆支护的锚固效果；试验平台地面操作，减少频繁井下开展试验的次数，安全高效；结构简单，便于安装，试验效果好。

技术领域

本发明涉及矿山锚杆支护技术领域，尤其涉及到对锚杆的试验，具体指一种锚杆扭矩转化试验装置及试验方法。

背景技术

目前在矿井掘进和回采过程中巷道支护普遍使用树脂锚杆进行支护，锚杆预紧力是主动及时支护的源泉，是保证锚杆设计工作性能的先决条件。

施工过程中所施加的预紧力的大小会直接影响到锚杆的工作状态，严重时会引起锚杆支护系统失效。根据煤巷锚杆支护技术规范要求，锚杆的预紧力范围需达到锚杆屈服力的30%-60%，一般情况下，锚杆预紧力无法通过扭矩扳手直接测得，需要外接锚杆测力计进行读取。如何确定不同组合搭配下的不同锚杆合适的安装扭矩值，需要通过反复地进行扭矩转化试验进行确定，目前还没有进行扭矩转化试验的装置。

井巷支护锚杆螺母一般采用快速安装工艺，螺母打开扭矩值存在加工标准，螺母阻尼完全打开的扭矩值需要进行检验。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种锚杆扭矩转化试验装置，可以测定现今井巷支护锚杆在特定条件下的扭矩转化预紧力值，且检验阻尼螺母的阻尼打开时的扭矩值。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种锚杆扭矩转化试验装置，包括试验台，以及沿锚杆轴向依次固定在试验台上的边线法兰和若干夹钳，边线法兰上开设有供锚杆穿过的预留孔；还包括位于锚杆托盘与锚杆螺母之间且穿设在锚杆上的锚杆测力计，以及与锚杆螺母适配的扭矩扳手。

本方案在试验时，利用夹钳对锚杆进行固定，将锚杆测力计安装在锚杆托盘与螺母之间，用于测定锚杆的初始安装载荷，通过扭矩扳手将螺母旋转压紧锚杆测力计，通过记录扭矩扳手上的扭矩值与锚杆测力计上的安装载荷值，可以得到锚杆不同安装扭矩下对应的预紧力值，从而得到不同组合条件下的不同锚杆在不同扭矩下的预紧力转化结果，同时实现检验阻尼螺母的阻尼打开时的扭矩值。

作为优化，所述扭矩扳手为带有扭矩显示表的数显扭矩扳手。本优化方案的扭矩扳手采用数显扭矩扳手，可以通过扭矩显示表直接读取力矩数值，提高了试验效率。

作为优化，所述夹钳包括与试验台上表面通过连接螺栓固接的底板，以及固接于底板上的门式框架，门式框架的底部固设有下钳口，门式框架的两立柱之间滑设有与下钳口相对的上钳口，门式框架的横梁上通过螺纹连接有带动上钳口上下移动的推杆，推杆的上端安装有摇把。本优化方案的夹钳结构简单，通过推杆与横梁的螺纹作用，对上钳口向下压紧，从而将穿过上钳口与下钳口之间的锚杆进行压紧固定，通过设置摇把，使得对锚杆的夹紧更加省力。

作为优化，底板上开设有供连接螺栓穿过且沿锚杆轴向延伸的长孔。本优化方案通过在底板上设置长孔，可以对相邻夹钳的间距进行调整，从而实现对更多工况的模拟。

作为优化，所述边线法兰包括与试验台通过固定螺栓固接的固定板，以及与固定板远离夹钳一端固接的立板，立板与固定板之间还通过位于锚杆两侧的筋板固接，所述预留孔开设在立板上。本优化方案的边线法兰结构简单，有利于降低试验成本，立板与固定板通过筋板进行加强，保证了足够的结构强度。

本方案还提供一种锚杆扭矩转化试验装置进行的试验方法，包括如下步骤：