错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置及其试验方法制造方法及图纸

错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，包括固定座、门式刚性框架、氮气钢瓶、弹簧式充气蓄能器、冲击试验台、冲击锤、相似材料剪切箱和自动钻孔机，氮气钢瓶通过高压软管与冲击锤连接，弹簧式充气蓄能器设置在高压软管上，冲击锤固定设置在冲击试验台的顶部，相似材料剪切箱由第一箱体、第二箱体和第三箱体左右拼接而成，相似材料剪切箱内设置有锚固组件，第一箱体和第三箱体的底部均通过刚性垫块固定支撑在冲击试验台上，自动钻孔机固定设置在冲击试验台的右侧。本发明专利技术设计科学，能够在试验室条件下对处于错动岩层间不同外部冲击动载剪切作用下的锚杆或锚索的抗剪切变形规律、应力分布规律进行模拟探究。分布规律进行模拟探究。分布规律进行模拟探究。

【技术实现步骤摘要】
错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置及其试验方法


[0001]本专利技术涉及煤矿巷道冲击地压实验领域，具体的说，涉及一种错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置及其试验方法。

技术介绍

[0002]目前，锚杆、锚索支护已成为煤矿巷道的主要支护方式，已在我国煤矿巷道中大范围的推广应用。锚杆、锚索支护是将锚杆、锚索锚固于稳定煤岩体中，控制巷道围岩的变形与滑移错动。研究错动岩层间不同外部冲击动载条件下锚杆、锚索的抗剪切变形规律，对有效提高锚杆、锚索支护性能的可靠性，保证矿山工程安全具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置及其试验方法，本专利技术设计科学，能够在试验室条件下对处于错动岩层间不同外部冲击动载剪切作用下的锚杆或锚索的抗剪切变形规律、应力分布规律进行模拟探究。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，包括固定座、门式刚性框架、氮气钢瓶、弹簧式充气蓄能器、冲击试验台、冲击锤、相似材料剪切箱和自动钻孔机，门式刚性框架的下端焊接在固定座上，氮气钢瓶固定设置在固定座上且位于门式刚性框架内，氮气钢瓶通过高压软管与冲击锤连接，弹簧式充气蓄能器设置在高压软管上，冲击锤固定设置在冲击试验台的顶部且冲击锤的锤头向下伸出冲击，相似材料剪切箱包括第一箱体、第二箱体和第三箱体，第一箱体、第二箱体和第三箱体左右拼接成一个长方箱体，第一箱体的右侧、第二箱体的左侧和右侧以及第三箱体的左侧和右侧均敞口，第三箱体的右端口前侧板和后侧板内壁均开设有竖向滑槽，两个竖向滑槽之间竖向滑设有封堵第三箱体的右端口的提拉钢板，提拉钢板的中心开设有左右通透的圆孔，第一箱体、第二箱体和第三箱体内分别填装有不同强度的煤岩相似材料，相似材料剪切箱内设置有左右贯穿锚固在三种煤岩相似材料中的锚固组件，锚固组件的右侧部向右穿过圆孔并伸出相似材料剪切箱，第一箱体和第三箱体的底部均通过刚性垫块固定支撑在冲击试验台上，第二箱体位于冲击锤的正下方且底部处于悬空状态，自动钻孔机固定设置在冲击试验台的右侧且与相似材料剪切箱左右正对应。
[0005]氮气钢瓶左右并排设置有两个，两个氮气钢瓶之间串联，每个氮气钢瓶均通过两根高压软管与冲击锤连接。
[0006]冲击试验台包括刚性横梁板、四根高刚度刚性立柱和电磁平台底座，刚性横梁板水平设置在电磁平台底座的正上方，四根高刚度刚性立柱均竖向设置，四根高刚度刚性立柱矩形阵列设置，刚性横梁板的下表面四周和电磁平台底座的上表面四周均设置有螺纹掏槽，四根高刚度刚性立柱的上端分别螺纹固定连接在上侧的四个螺纹掏槽中，四根高刚度刚性立柱的下端分别螺纹固定连接在下侧的四个螺纹掏槽中，两块刚性垫块左右间隔磁吸
固定在电磁平台底座的上表面上且位于四根高刚度刚性立柱之间。
[0007]第一箱体、第二箱体和第三箱体的相邻两端边沿均对接并卡接固定，第一箱体的底部磁吸固定在左侧的刚性垫块上，第三箱体的底部磁吸固定在右侧的刚性垫块上。
[0008]自动钻孔机包括钻台、导轨、液压马达、液压直线进给机构、进给滑车、小型液压站和集成数控系统，钻台设置在冲击试验台的右侧，导轨沿左右方向水平设置在钻台的上部且与圆孔左右正对应，液压马达固定安装在进给滑车的左侧，液压马达的动力轴左端固定设置有三爪卡盘，液压直线进给机构设置在导轨中并驱动进给滑车滑动在导轨上，小型液压站固定安装在钻台上，集成数控系统安装在钻台内部，小型液压站分别与液压马达和液压直线进给机构通过液压油管连接，集成数控系统分别与小型液压站、液压马达和液压直线进给机构信号连接，钻台的前侧设置有正转控制扳手、反转控制扳手、前进控制扳手、后退控制扳手、转速控制旋转钮和推进速度控制旋钮，正转控制扳手、反转控制扳手和转速控制旋转钮均与液压马达信号连接，前进控制扳手、后退控制扳手和推进速度控制旋钮均与液压直线进给机构信号连接。
[0009]锚固组件包括锚杆或锚索、托盘和螺母，锚杆或锚索沿左右方向水平贯穿锚固在三种煤岩相似材料中，锚杆或锚索的右端部向右穿过圆孔，托盘套装在锚杆或锚索的右端部并与提拉钢板的右侧面紧压接触，螺母螺纹套装在锚杆或锚索的右端部并与托盘的右侧面紧压接触。
[0010]错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置的试验方法，具体包括以下步骤：（1）、安装固定试验装置：使用高压软管将弹簧式充气蓄能器与冲击锤连接，并进行冲击锤的冲击调试；（2）、向相似材料剪切箱中填装煤岩相似材料，再将相似材料剪切箱放置在冲击试验台上的工作位置；（3）、调节自动钻孔机的位置和高度，使液压马达的动力轴与提拉钢板上的圆孔同中心对应，使导轨的左端距离提拉钢板约15厘米；（4）、在煤岩相似材料中钻设锚固孔：启动自动钻孔机，将钻杆固定夹持在三爪卡盘上，操作正转控制扳手、反转控制扳手、前进控制扳手、后退控制扳手、转速控制旋转钮和推进速度控制旋钮，液压马达带动钻杆旋转，液压直线进给机构驱动进给滑车沿着导轨向左前进，使钻杆向左穿过提拉钢板上的圆孔并继续向左钻进，钻杆依次穿过相似材料剪切箱内部的三种强度的煤岩相似材料，直至钻杆的左端钻头钻至第一箱体的左侧板内侧面为止，停止钻进，进给滑车后退，将钻杆从相似材料剪切箱中退出，卸下钻杆；（5）、安装锚杆或锚索；（6）、进行冲击动载剪切试验；（7）、冲击试验结束后，使冲击锤的锤头复位，弹簧式充气蓄能器释压，关闭电磁平台底座的电磁控制，移开自动钻孔机，将冲击试验后的相似材料剪切箱取下，拆除第一箱体、第二箱体和第三箱体，取出锚杆或锚索，观测锚杆或锚索抗剪切损坏和变形情况。
[0011]步骤（2）具体为：先对第一箱体内填装第一种强度的煤岩相似材料，待第一种强度的煤岩相似材料干燥后，将第二箱体的左端对接固定加装在第一箱体的右端，再向第二箱体内填装第二种强度的煤岩相似材料，待第二种强度的煤岩相似材料干燥后，将第三箱体的左端对接固定加装在第二箱体的右端，再向第三箱体内填装第三种强度的煤岩相似材
料，待第三种强度的煤岩相似材料干燥后将提拉钢板插入竖向滑槽中封堵第三箱体的右端口，然后将相似材料剪切箱整体放置在四根高刚度刚性立柱之间的电磁平台底座上方，第一箱体的底部磁吸固定在左侧的刚性垫块上，第三箱体的底部磁吸固定在右侧的刚性垫块上，第二箱体位于冲击锤的正下方。
[0012]步骤（5）具体为：按照试验要求，将不同长度的树脂锚固剂药卷放入步骤（4）中的锚固孔底部，将锚杆或锚索的右端固定夹持在三爪卡盘中，通过集成数控系统对液压马达设置不同的转速，对进给滑车设置不同推进速度和推进时间来完成对不同锚固长度的锚杆或锚索的动力搅拌参数的优化研究，启动自动钻孔机使锚杆或锚索搅拌树脂锚固剂药卷，待树脂锚固剂药卷凝结后在锚杆或锚索的右端部套装托盘和螺母，托盘与提拉钢板的右侧面紧压接触，螺母与托盘的右侧面紧压接触，拧紧螺母，施加预紧力完成锚固。
[0013]步骤（6）具体为：根据试验要求，启动弹簧式充气蓄能器和冲击锤，使冲击锤的锤头向下伸出冲击，利用弹簧式充气蓄能器为冲击锤提供冲击动力，采用恒定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，其特征在于：包括固定座、门式刚性框架、氮气钢瓶、弹簧式充气蓄能器、冲击试验台、冲击锤、相似材料剪切箱和自动钻孔机，门式刚性框架的下端焊接在固定座上，氮气钢瓶固定设置在固定座上且位于门式刚性框架内，氮气钢瓶通过高压软管与冲击锤连接，弹簧式充气蓄能器设置在高压软管上，冲击锤固定设置在冲击试验台的顶部且冲击锤的锤头向下伸出冲击，相似材料剪切箱包括第一箱体、第二箱体和第三箱体，第一箱体、第二箱体和第三箱体左右拼接成一个长方箱体，第一箱体的右侧、第二箱体的左侧和右侧以及第三箱体的左侧和右侧均敞口，第三箱体的右端口前侧板和后侧板内壁均开设有竖向滑槽，两个竖向滑槽之间竖向滑设有封堵第三箱体的右端口的提拉钢板，提拉钢板的中心开设有左右通透的圆孔，第一箱体、第二箱体和第三箱体内分别填装有不同强度的煤岩相似材料，相似材料剪切箱内设置有左右贯穿锚固在三种煤岩相似材料中的锚固组件，锚固组件的右侧部向右穿过圆孔并伸出相似材料剪切箱，第一箱体和第三箱体的底部均通过刚性垫块固定支撑在冲击试验台上，第二箱体位于冲击锤的正下方且底部处于悬空状态，自动钻孔机固定设置在冲击试验台的右侧且与相似材料剪切箱左右正对应。2.根据权利要求1所述的错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，其特征在于：氮气钢瓶左右并排设置有两个，两个氮气钢瓶之间串联，每个氮气钢瓶均通过两根高压软管与冲击锤连接。3.根据权利要求2所述的错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，其特征在于：冲击试验台包括刚性横梁板、四根高刚度刚性立柱和电磁平台底座，刚性横梁板水平设置在电磁平台底座的正上方，四根高刚度刚性立柱均竖向设置，四根高刚度刚性立柱矩形阵列设置，刚性横梁板的下表面四周和电磁平台底座的上表面四周均设置有螺纹掏槽，四根高刚度刚性立柱的上端分别螺纹固定连接在上侧的四个螺纹掏槽中，四根高刚度刚性立柱的下端分别螺纹固定连接在下侧的四个螺纹掏槽中，两块刚性垫块左右间隔磁吸固定在电磁平台底座的上表面上且位于四根高刚度刚性立柱之间。4.根据权利要求3所述的错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，其特征在于：第一箱体、第二箱体和第三箱体的相邻两端边沿均对接并卡接固定，第一箱体的底部磁吸固定在左侧的刚性垫块上，第三箱体的底部磁吸固定在右侧的刚性垫块上。5.根据权利要求4所述的错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，其特征在于：自动钻孔机包括钻台、导轨、液压马达、液压直线进给机构、进给滑车、小型液压站和集成数控系统，钻台设置在冲击试验台的右侧，导轨沿左右方向水平设置在钻台的上部且与圆孔左右正对应，液压马达固定安装在进给滑车的左侧，液压马达的动力轴左端固定设置有三爪卡盘，液压直线进给机构设置在导轨中并驱动进给滑车滑动在导轨上，小型液压站固定安装在钻台上，集成数控系统安装在钻台内部，小型液压站分别与液压马达和液压直线进给机构通过液压油管连接，集成数控系统分别与小型液压站、液压马达和液压直线进给机构信号连接，钻台的前侧设置有正转控制扳手、反转控制扳手、前进控制扳手、后退控制扳手、转速控制旋转钮和推进速度控制旋钮，正转控制扳手、反转控制扳手和转速控制旋转钮均与液压马达信号连接，前进控制扳手、后退控制扳手和推进速度控制旋钮均与液压直线进给机构信号连接。6.根据权利要求5所述的错动岩层间锚杆或锚索剪切冲击试验装置，其特征在于：锚固
组件包括锚杆或锚索、托盘和螺母，锚杆或锚索沿左...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，孙郑齐，孙淼，庄小威，司广宏，王刚，徐宁，李钢，杨晓国，芦盛亮，张陈冰，畅磊朋，徐志敏，杜康，王艳涛，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
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