[发明专利]一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验装置及方法

权利要求书

1.一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，利用一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验装置，包括固定机构、加载机构、测量机构和控制系统，所述固定机构包括固定杆、套筒、固定底座、调节托盘和安全环，固定底座上设置有多个通孔，固定杆和任意通孔配合，调节托盘安装在固定底座下方并与固定杆上的螺纹配合，固定底座的边缘设置有多个安全环，套筒连接固定杆的上端和巷道内的锚杆外露端；所述加载机构配置在固定底座上，加载机构包括液压泵、柱塞泵、加载油缸、底盘和压模，液压泵通过联轴器和柱塞泵相连，柱塞泵与液压油箱相连，柱塞泵相连的高压油管上分别配置有调速阀和泄压阀；所述高压油管和加载油缸相连，加载油缸的活塞杆上端固定配置有底盘，压模安装在底盘；所述测量机构包括红外测距单元和无线压力监测单元，红外测距单元配置在底盘上，无线压力监测单元配置在加载油缸上；所述测量机构的监测数据传输至控制系统，控制系统处理数据并控制加载机构工作，步骤包括：

A.确定巷道锚杆间排距，调整固定杆之间的距离，连接套筒和锚杆，完成固定机构、加载机构和测量机构的配置；

B.利用测量机构调平固定底座；

C.控制系统数据清零；

D.控制加载机构工作，压模平稳压入巷道壁；

E.控制系统确定巷道煤岩体的应力-应变曲线，当应力下降后停止加载；

F.控制加载机构卸压，拆卸固定机构，完成试验。

2.根据权利要求1所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述固定杆和固定底座连接端的杆体上设置有螺纹，固定杆和套筒的连接端光滑，所述套筒内侧的螺纹和锚杆螺纹端相互配合。

3.根据权利要求1或2所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述固定底座呈三角形，固定底座上的通孔沿三角形的中线布置；所述通孔的孔径大于固定杆的直径，固定底座下方的固定杆上配置有螺母，固定底座的上方配置有螺母。

4.根据权利要求1所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述液压泵为直流液压泵电机并通过直流电源驱动，电源设置有无线电控制开关；所述直流电源还分别与调速阀和泄压阀电连接。

5.根据权利要求1所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述加载油缸配置在固定底座的中心位置，所述无线应力监测单元测量加载油缸内液压油的油压。

6.根据权利要求5所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述加载油缸的活塞杆上端通过螺纹和底盘固定，底盘的上方在中心位置设置有压模安装孔，底盘上还设置有多个红外测距单元安装孔。

7.根据权利要求1所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述控制系统包括显示器、无线传输单元、微处理器和指令单元，指令单元包括多个控制按钮，显示器和无线传输单元与微处理器相连。

8.根据权利要求1所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，所述应力的监测值的计算为：其中p_i为第i次试验测得的围岩应力值，p_i压为第i次试验压力传感器所测得的压力值，d₁、d₂分别为油缸内径和压模直径；

所述应变的监测值等于红外测距单元与巷道围岩所测距离的变化值。

9.根据权利要求8所述的一种锚杆支护巷道围岩强度原位测试试验的方法，其特征在于，在同一巷道内进行多次锚杆支护巷道围岩强度原位测试，分别使用多个直径的压模，确定实际巷道围岩的强度。