[发明专利]一种监测锚杆安装预紧力的装置及其使用方法

摘要

一种监测锚杆安装预紧力的装置及其使用方法，属于采矿与岩土工程巷道锚杆支护技术领域，可解决在锚杆安装过程中不能精准有效地将设计的锚杆预紧力施加到锚杆上的问题，本发明在安装锚杆的过程中，随着预紧力的施加，液压缸内的液压油会逐渐被压缩，由设计预紧力对应的液压油压缩高度与信号杆底部和下垫板的高差相同，故当锚杆施加到设定预紧力时信号杆便会与下垫板紧密贴合，此时说明锚杆达到了设定的预紧力值。本发明不需要高强弹簧，通过观察信号杆与下垫板之间的距离即可实现对预紧力的监测。

主权项

1.一种监测锚杆安装预紧力的装置的使用方法，所述监测锚杆安装预紧力的装置，包括上垫板（2）、下垫板（6）、两个信号杆（9）和两个装有液压油（5）的液压缸（3），上垫板（2）和下垫板（6）的中心分别设有贯穿锚杆（8）的通孔，上垫板（2）和下垫板（6）的通孔位于同一轴线，通孔的直径与锚杆（8）的直径相匹配，锚杆（8）与上垫板（2）顶端接触面处设有套在锚杆（8）上的锚杆螺母（1），上垫板（2）上沿着通孔的轴线对称设有固定信号杆（9）的开孔，信号杆（9）穿过开孔，顶端通过信号杆螺母（14）与上垫板（2）的开孔连接，液压缸（3）沿着通孔的轴线对称固定连接在下垫板（6）上，其中，两个液压缸（3）和两个信号杆（9）以通孔为中心呈十字分布，液压缸（3）的液压油（5）上设有带活塞杆的活塞（4），活塞（4）的直径与液压缸（3）的直径相匹配，活塞杆伸出液压缸（3）；所述液压缸（3）的底部设有进出油口（13），活塞（4）顶部设有导向环（11），活塞（4）中部设有密封圈（12）；所述液压缸（3）和活塞杆的接触端设有导向套（10）；所述通孔的外缘与开孔的外缘之间的距离为10mm；所述下垫板（6）底部设有托盘（7），托盘（7）上设有与锚杆（8）的直径相匹配的通孔；其特征在于：所述使用方法包括如下步骤：第一步，通过液压缸（3）的进出油口（13）向液压缸内注射液压油（5），至活塞（4）顶端与液压缸（3）顶端平齐为止，液压缸（3）的高度与活塞（4）的厚度差为液压油（5）的高度h；第二步，根据公式∆h=－∆P▪h/K，得出在固定压强差时，所需要的液压油（5）的压缩高度，通过液压油（5）的压缩高度，调节信号杆（9）与下垫板（6）之间的距离，使该距离等于液压油（5）的压缩高度，调节好以后，通过信号杆螺母（14）将信号杆（9）固定在上垫板（2），其中，∆h为液压油（5）的压缩高度即活塞（4）的下降高度，∆P为锚杆（8）安装预紧力前后所对应的压强差，h为液压油（5）的高度即液压缸（3）的高度与活塞（4）的厚度差，K为液压油（5）的体积弹性模量，∆P为通过活塞杆作用前后到活塞（4）上的力除以活塞（4）与液压油（5）的接触面积之差；第三步，将该装置置于托盘（7）上，然后将锚杆（8）穿过上下垫板的通孔，将锚杆螺母（1）置于锚杆（8）与上垫板（2）顶端接触面；第四步，通过拧紧锚杆（8）上的锚杆螺母（1）施加压力，压力作用于上垫板（2），然后通过活塞杆作用到活塞（4）上，通过活塞（4）压缩液压缸（3）内的液压油（5），观察信号杆（9）与下垫板（6）之间的距离，当信号杆（9）与下垫板（6）紧密贴合时，该锚杆（8）达到了设计的预紧力大小。