[发明专利]一种多段式锚杆测力器件及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿巷道压力监测及支护领域，特别是涉及一种多段式锚杆测力器件及使用方法。

背景技术

巷道支护监测技术由来已久，近十几年来随着锚杆支护技术的快速发展与全面推广应用，锚杆支护巷道监测技术也不断提高。

锚杆轴力监测是巷道支护监测技术中用的非常广泛的一种，锚杆轴力监测一般用于锚杆支护初步设计和常规的巷道矿压监测。在锚杆支护初步设计中，锚杆支护施工后，必须进行工程质量检测，确保施工质量满足设计要求，同时，对巷道围岩变形与破坏，锚杆(索)受力分布和大小等进行全面、系统的监测，以获得足够多的信息，从而验证锚杆支护设计和工程质量的合理性和可靠性，根据矿压监测数据修改初始设计，使其逐步趋于合理。而在常规的巷道矿压监测中则是用来对常规矿压进行监测，以保证施工质量和用来预防灾害的发生。

锚杆轴力一般用锚杆(索)测力计进行监测，锚杆(索)测力计安设在锚杆托盘(板)与岩壁之间，主要用于端头锚固锚杆和锚索的受力监测。锚杆(索)测力计有电阻应变式、钢弦式、液压枕式等多种形式。

目前由于锚杆(索)测力计价格较高，每个锚杆(索)测力计约为2000元，考虑到经济因素，锚杆(索)测力计一般用于巷道的初步设计。由于井下环境较复杂，湿度大、温度高，使得锚杆(索)测力计监测的数据差别较大，甚至有些锚杆(索)测力计直接坏掉。而在常规的巷道监测中，很少用锚杆(索)测力计进行监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多段式锚杆测力器件及使用方法以简化安装，保证测量数据的可靠性，用于常规巷道锚杆轴力监测，并且使得监测方面的成本大大减少。

一种多段式锚杆测力器件及使用方法，其特征在于：测力器件形状为圆弧拱形，每个测力器件都有不一样的承压强度，位于锚杆的螺母和围岩之间的方形钢板之间。

多段式锚杆测力器件及使用方法主要包括以下几个步骤：

步骤一，在地面制备方形钢板及同承压强度的测力力器件；

步骤二，在井下巷道支护区域需测定锚杆轴力的位置向围岩内钻锚杆眼并清洗钻眼；把树脂药卷、锚杆依次送入钻眼中，并用锚杆钻机旋转锚杆，搅拌树脂药卷，把锚杆锚固在钻眼中，露在钻眼外面的锚杆长度250mm-300mm。

步骤三，贴紧围岩安装方形钢板，然后安装第一测力器件。紧接着再安装方形钢板，然后安装第二测力器件，循环这个步骤，直到达到设计的测力器件个数。

步骤四，安装完最后一个测力器件和方形钢板后，在方形钢板上安装一个减摩擦垫圈，最后安装螺母，并用锚杆钻机拧紧螺母，对锚杆施加一个预紧力。

步骤五，安装完成之后，巷道变形，第一测力器件变形直至压平，将第一测力器件压平时刻和压力值记录下来。当巷道围压继续增大，第二测力器件变形直至压平，然后将第二测力器件压平时刻和压力值记录下来。按照这个顺序，将该锚杆上所有压平的测力器件数据记录下来。

步骤六、将记录下来的数据填到“时间为横轴，锚杆轴力值为纵轴”的坐标系中，利用多个测力器件数据制成曲线图。

进一步的，第一测力器件、第二测力器件…等测力器件承压强度由以下的公式确定，其中，Fq为锚杆的抗拉强度；Fy为施加在锚杆上的预紧力；n为根据是实际情况确定的测力器件个数，F₁为第一测力器件的设计承受强度；F₂为第二测力器件的设计承受强度；F_m为第m个测力器件的设计承受强度。

进一步的，所述的测力器件是通过特殊热处理和其厚度的变化，并通过压力机的多次标定，得到不同测力器件的承压强度。

进一步的，不同承压强度的测力器件除了厚度可以区分外，可在不同承压强度的测力器件上喷漆，同一标号承压强度的测力器件喷成同一颜色，在井下使用和观测时更加方便。

进一步的，所述的方形钢板的尺寸约为120mm x 120mm x 10mm。其强度要略大于最大测力器件的设计承受强度，确保在受压过程中方形钢板不会变形，而仅仅是测力器件变形。

进一步的，当巷道产生变形，锚杆轴力变大，超过某一测力器件的承压强度，该测力器件即产生变形，并在等压条件下该测力器件压平，该压力值即为测力器件的承压强度。

进一步的，在井下所观测到的压力值为间断式的，该压力值的间隔为等值的，通过提高测力器件数n，可减小该压力值的间隔值，提高精度，满足要求。

进一步的，利用多个测力器件数据制成曲线图，可分析巷道围岩压力的大小、巷道围岩变形的速度，并且可以利用所得的数据评价该处锚杆的支护参数。