[实用新型]一种适合预应力锚杆的测力和预警装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锚杆的测力装置，特别涉及一种适合预应力锚杆的测力和预警装置。

背景技术

目前煤矿多数巷道采用锚-网-索支护，但随着煤矿开采深度的增加，锚杆等支护结构的工作载荷也越来越大，甚至出现大变形、支护失效等情况。锚杆因轴力过载而失效对煤矿的生产带来巨大的安全隐患。

实用新型内容

为了解决锚杆支护结构存在的上述问题，本实用新型提供一种结构简单、可靠性高的适合预应力锚杆的测力和预警装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：包括锚杆、托板、锚杆预紧螺母、测力螺栓、承压架、重力坠、拉绳、加载螺母、超声传感器、测试销钉、超声波记录仪，锚固于围岩的锚杆外露端设有托板，再用预紧螺母进行固定，其特征在于：预紧螺母通过拉绳连接重力坠；在锚杆的外露端螺纹段连接测力螺栓，加载螺母螺接于测力螺栓上；承压架置于托板和加载螺母之间，在测力螺栓设外螺纹的一端有上测试孔，在测试孔上加入测试销钉并在测试销钉上安装超声波传感器，传感器连接超声波记录仪。

上述的适合预应力锚杆的测力和预警装置中，所述测试孔为直径5mm的小孔，小孔的深度大于外螺纹的长度。

上述的一种适合预应力锚杆的测力和预警装置中，所述承压架的一端为钢圈，钢圈压在托板上，另一端为中空圆板，中空圆板的中间孔径略大于测力螺栓的杆径，钢圈与中空圆板间用三根圆杆连接。

本实用新型的有益效果：1. 预应力锚杆的测力和预警装置在锚杆施工、预紧后安装，可以对任何一根锚杆随机地检测和实施预警。 2. 锚杆的轴力检测采用超声波进行检测，对锚杆的扰动小，属于无损检测。3. 本预应力锚杆的测力和预警装置在安装过程中可对锚杆的预应力进行检测，当预应力未达到设计要求时，可利用该装置增加预应力，增强锚杆对围岩的控制。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A－A视图。

图中：1、围岩，2、锚杆杆体，3、预紧螺母，4、承压架，5、测力螺栓，6、加载螺母，7、超声波传感器，8、超声波记录仪，9、承压架钢圈，10、重力坠，11、拉绳，12、托板，13、螺母夹紧器，14、Φ5mm的测试孔，15、测试销钉。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型包括锚杆2、托板12、锚杆预紧螺母3、测力螺栓5、承压架4、加载螺母6、超声传感器7、超声波记录仪8、测试销钉15、重力坠10、拉绳11，将锚杆2锚固于围岩1中。锚固于围岩的锚杆2外露端先加托板12，然后用预紧螺母3进行固定，预紧螺母3通过拉绳11连接重力坠10；在锚杆的外露端螺纹段连接测力螺栓5，安装承压架4 ，加载螺母6拧紧，直至预紧螺母3被重力坠拉动; 在测力螺栓设外螺纹的一端有上测试孔14，在测试孔14上加入测试销钉15并在测试销钉15上安装超声波传感器7，传感器7连接超声波记录仪8；超声波记录仪8通过超声波传感器7发射一个超声波，超声波在测力螺栓5的中段（除内螺纹段、外螺纹段的螺栓中间部分）传播，传播至内螺纹段反射回测试销钉15，超声波传感器7接收此回波，超声波记录仪8上发射波与接收波间的时间差乘波速除以2就是测力螺栓5中段受力后的长度，该长度减去原长度就是测力螺栓中段受力后的伸长量，伸长量与测力螺栓中段断面积、弹性模量相乘除以螺栓中段原长度就是测力螺栓的轴力，也就是锚杆的预紧力。在围岩压力作用下锚杆继续发生轴向变形，超声波记录仪8通过超声波传感器7发射一个超声波并采集反射回波，依上述轴力计算方法计算轴力，从而实现预应力锚杆的测力和预警。

本实用新型中所述承压架4、预紧螺母3、螺母夹紧器13、拉绳11、重力坠10组成预紧力检测装置，首先将螺母夹紧器13锁固在锚杆预紧螺母3上，然后在螺母夹紧器13系上带重力坠10的拉绳11，当锚杆预紧螺母3与托板12压紧时，用带重力坠10的拉绳11拧不松螺母；而当锚杆预紧螺母3与托板12分离时，带重力坠10的拉绳11能拧松螺母，此时的测力螺栓5受力为锚杆预紧力。

所述承压架4为预紧力检测装置，承压架4根据锚杆的允许承载力承压架中间圆杆的直径，当锚杆承载力超过锚杆的允许承载力值时承压架中间圆杆压曲警示。