一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，包括圆柱形的螺纹锚杆，螺纹锚杆可装配托盘底座，底座分为简单抗冲击底座和监测底座两种，简单抗冲击底座与减冲装置连接，减冲装置内设有高强弹簧和减冲外壳以及固定螺母；监测底座可与监测上托盘相连接，监测上托盘上有承压柱，承压柱上安装有应变片，承压柱底部连接有分压盘，通过分压盘与底座相连，监测底座侧壁设有应力显示屏，实时监测托盘应力；简单抗冲击底座可与监测底座一起配套使用。本发明专利技术设计合理、构思新颖、结构简单且便于操作，通过监测底座实时监测托锚力，防止锚杆失效，同时设有简单抗冲击底座，可以抵抗外部冲击荷载，增加了锚杆托盘的托锚力，提高了锚杆的锚固力。

【技术实现步骤摘要】
一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘及其使用方法
本专利技术属于矿用安全生产支护设备
，具体涉及一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘及其使用方法。
技术介绍
冲击地压是在采矿过程中遇到的重大矿井动力灾害之一,由此对巷道围岩造成的冲击破坏是影响矿井安全的关键问题之一；因锚杆支护具有巷道断面利用率高、回采速度快、成本低廉、施工方便等优点，已成为矿井巷道安全高效的主要支护方式,在我国矿井巷道中得到大范围的推广应用。锚固托盘是锚杆支护系统中的一个重要组成部分，是锚固系统产生锚固力至关重要的部件，其作用是，一方面通过压紧托盘给锚杆施加预应力，并使预应力扩散到锚杆周围的煤岩体中，实现锚杆的主动、及时支护，另一方面围岩变形使载荷作用于托盘上，通过托盘将载荷传递到锚杆的杆体，锚杆变化的载荷又通过托盘扩散到围岩中，从而改善围岩的应力状态，使围岩由双向受力状态变为三向受力状态，进而达到控制围岩变形与破坏的目的，托锚力是托板阻止围岩向巷道内位移，对围岩施加的径向支护力。随着开采深度的逐渐增加，巷道周边地质逐渐复杂化，巷道围岩也常常表现出高应力、大变形，甚至是突然的动力破坏以及发生岩爆现象，因此增强锚杆的抗高冲击性以及加强对锚杆托锚力的监测势在必行。在本专利技术之前，申请号为201811099983.3的专利技术公布了一种抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，包括自上而下依次设置的普通平锚固托盘、锥形钢管和碟形托盘，锥形钢管呈上细下粗的圆锥筒结构，锥形钢管上端与普通平锚固托盘下表面固定连接，锥形钢管下端与碟形托盘上表面固定连接，普通平锚固托盘上开设有第一锚杆穿孔，碟形托盘上开设有第二锚杆穿孔，第一锚杆穿孔、锥形钢管和第二锚杆穿孔的中心线重合。此锚杆托盘虽然具备一定的抗高冲击能力，但具备释能能力，安全性较差，也不能实时监测托锚力的大小。在本专利技术之前，申请号为201510750138.8的专利技术公布了一种双托盘锚杆锚固力实时监测方法及装置，属于锚固力监测方法及装置。方法：两托盘之间焊接五个短圆柱，包括中心一个空心圆柱和边缘四个中心对称的实心圆柱，每个圆柱轴向中心对称布置四个应变片，组成惠斯通全桥电路，且布片方向沿圆柱轴向。此托盘虽然可以准确监测锚固力，但无法确定托盘的托锚力，也不能承受冲击荷载无法应用于复杂地质条件的巷道支护中。鉴于现有技术的情况，专利技术一种可以监测锚杆托锚力并且可以抵抗高冲击动力破坏的锚杆托盘就显得尤为重要，以防止冲击地压等动力灾害对锚杆造成破坏，以致使锚杆失效巷道失稳。
技术实现思路
鉴于现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘。本专利技术技术方案如下：一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，包括圆柱形的螺纹锚杆，且所述的螺纹锚杆可装配托盘底座，底座分为简单抗冲击底座和监测底座两种，所述的简单抗冲击底座可与减冲装置连接，所述减冲装置内设有高强弹簧和弹性很好的减冲外壳以及固定螺母，高强弹簧将减冲外壳和固定螺母连接起来；所述的监测底座可以通过侧边凸起与监测上托盘上的侧边凹槽扣在一起，侧边凸起与侧边凹槽都是条形结构，此外他们还通过底部的柱形底端凸起与监测上托盘的分压盘底部的凹槽相连接；所述的监测上托盘上有用承压柱，所述的承压柱由混凝土材料制成共有四个，所述的承压柱底部连接有分压盘，所述的监测底座侧壁设有应力显示屏，最后使用螺母将整个装置旋紧，使减冲装置预先承受一定程度的压力，给锚杆一定的预应力。采用以上技术方案，监测底座与锚杆光滑连接，其侧壁上的应力显示屏与监测上托盘上的应变片相连接，实时监测锚杆的托锚力，以防止锚杆托盘失效；检测上托盘也与锚杆光滑接触，其上的分压盘与监测底座紧密结合，分压盘中间厚两边薄，这样的结构可以显著提高托盘的托锚力；减冲装置通过固定螺母与锚杆相连接，固定螺母通过高强弹簧与减冲外壳相连接，当承受冲击力时，减冲外壳因为弹性很好所以向外扩张，起到吸收能量的作用，同时高强弹簧拉动减冲外壳内收，起到放能的作用，它们共同起到抗高冲以及预压的作用。进一步，为了使减冲装置不易破坏，增加装置的吸能作用，所述减冲外壳采用高弹材料，可以允许更大的弹性变形。进一步，为了增加装置的稳定性，使装置更好地放能，所述弹簧采用高强弹簧，刚度高材料变形小。进一步，为了增加实测托锚力的准确性，所述承压柱设置有四根，每一根上面都设置有一个应变片。进一步，为了增加监测底座底部的稳定性，所述的监测上托盘底部采用中间开口的圆台形，斜面角度为30°。进一步，为了不影响监测的托锚力的数值准确，所述的监测底座和监测上托盘的中间开口处我们均不设置螺纹，并涂抹上润滑油。附图说明图1是本专利技术的监测抗冲锚杆平面示意图。图2是本专利技术监测抗冲锚杆剖面示意图。图3是本专利技术监测锚杆平面示意图。图4是本专利技术抗高冲锚杆平面示意图。图5是本专利技术抗高冲锚杆剖面示意图。图6是本专利技术监测上托盘平面示意图。图7是本专利技术监测底座平面示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。如图1-2所示，本专利技术一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，其特征在于，包括圆柱形的螺纹锚杆1，且所述的螺纹锚杆1可装配托盘底座，底座分为简单抗冲击底座14和监测底座7两种，所述的简单抗冲击底座14可与减冲装置连接；所述的监测底座7与监测上托盘10通过凹凸结构相连接固定在一起，所述的监测上托盘10上有用承压柱11，所述的承压柱11一共有四个，承压柱11底部连接有分压盘8，所述的监测底座7侧壁设有应力显示屏13，监测上托盘10再连接着减冲装置，所述减冲装置内设有高强弹簧4和弹性很好的减冲外壳3以及固定螺母5，高强弹簧4将减冲外壳3和固定螺母5连接起来，最后使用螺母2将整个装置旋紧，使减冲装置预先承受一定程度的压力。如图3-5所示，所述的监测底座7与监测上托盘10组成的监测部分以及由减冲外壳3和固定螺母5以及高强弹簧4组成的减冲装置可根据巷道内的地质条件和工程需求自由装配，既可以组成图3这样只具备监测托锚力功能的监测锚杆，还可以组成图4-5这样的简易抗高冲锚杆，当然也可以组成图1这样的可监测托锚力的抗高冲击锚杆。如图6-7所示，所述的监测底座7可以通过侧边凸起12与监测上托盘10上的侧边凹槽16扣在一起，使之不能横向转动，侧边凸起12与侧边凹槽16都是条形结构，使装置更紧密的扣合。所述的监测底座7还可通过监测下托盘6的柱形底端凸起9与监测上托盘10的分压盘8底部的凹槽更紧密的结合在一块，增强托盘两部分之间的整体性，增强了托盘的抗弯性能。所述的承压柱11分别安装有一个应变片15，所述的应变片15与监测底座7侧壁上方形的应力显示屏13相连接，实时监测托盘托锚力，防止托盘失稳。本专利技术一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘的使用方法，具体包括以下步骤：第一步，根据具体工程地质条件以及锚杆所处的位置确定所需要的锚杆类型，一共有三种类型的锚杆：监测抗高冲锚杆、监测托锚力锚杆、抗高冲击锚杆；第二步，在需要锚杆支护的地方钻孔注浆将螺纹锚杆杆体锚固好，以备安装托盘使用；本次介绍以施工方式最为繁琐的监测抗高冲锚杆为例：第三步，开始安装锚杆托盘，先将监测底座套在杆体上，它与锚杆杆体光滑连接，还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，包括圆柱形的螺纹锚杆（1），且所述的螺纹锚杆（1）可装配托盘底座，底座分为简单抗冲击底座（14）和监测底座（7）两种，所述的简单抗冲击底座（14）可与减冲装置连接；所述的监测底座（7）与监测上托盘（10）通过凹凸结构相连接固定在一起，所述的监测上托盘（10）上有用承压柱（11），所述的承压柱（11）底部连接有分压盘（8），最后使用螺母（2）将整个装置旋紧，使减冲装置预先承受一定程度的压力。

【技术特征摘要】
1.一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，包括圆柱形的螺纹锚杆（1），且所述的螺纹锚杆（1）可装配托盘底座，底座分为简单抗冲击底座（14）和监测底座（7）两种，所述的简单抗冲击底座（14）可与减冲装置连接；所述的监测底座（7）与监测上托盘（10）通过凹凸结构相连接固定在一起，所述的监测上托盘（10）上有用承压柱（11），所述的承压柱（11）底部连接有分压盘（8），最后使用螺母（2）将整个装置旋紧，使减冲装置预先承受一定程度的压力。2.如权利要求1所示的一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，其特征在于：所述减冲装置内设有高强弹簧（4）和弹性很好的减冲外壳（3）以及固定螺母（5），所述的高强弹簧（4）将减冲外壳（3）和固定螺母（5）连接起来。3.如权利要求1所示的一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，其特征在于：所述的监测底座（7）可以通过侧边凸起（12）与监测上托盘（10）上的侧边凹槽（16）扣在一起，使之不能横向转动，侧边凸起（12）与侧边凹槽（16）都是条形结构，使装置更紧密的扣合。4.如权利要求1所示的一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，其特征在于：所述的监测底座（7）还可通过监测下托盘（6）的柱形底端凸起（9）与监测上托盘（10）的分压盘（8）底部的凹槽更紧密的结合在一块，增强托盘两部分之间的整体性，增强了托盘的抗弯性能。5.如权利要求1所示的一种可监测托锚力的抗高冲击锚杆托盘，其特征在于：所述的承压柱（11）分别安装有一个应变片（15），所述的应变片（15）与监测底座（7）侧壁上方形...

【专利技术属性】
技术研发人员：单梁，王凯，周臣，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37