[发明专利]基于电磁作用模拟岩层断裂与离层的锚杆索工作性能测试装置及方法

说明书

一种基于电磁作用模拟岩层断裂与离层的锚杆索工作性能测试装置及方法，适用于模拟巷道现场测试锚杆索工作性能的技术领域。其包括顶座和底座，顶座和底座之间设有多根液压立柱，多根液压立柱上设有夹持装置，在两组拉拔块状夹持体之间设有电磁块体。利用电磁块体的引力与斥力作用，使层状的电磁块体在加载过程中，发生离层或断裂效果，模拟现场围岩与锚杆索试件的相互作用，准确记录锚杆索试件工作状态的各项性能参数，对于指导现场工作具有积极地指导意义。

技术领域

本发明涉及一种基于电磁作用模拟岩层断裂与离层的锚杆索工作性能测试装置及方法，尤其适用于模拟巷道现场测试锚杆索工作性能的技术领域。

技术背景

在煤矿深部开采中，由于地应力的增加，巷道围岩更容易发生变形，而围岩变形量超出锚杆索的极限变形能力时，锚杆索将会发生破断。同时，在回采工作面中，由于煤岩体受强采动影响，将会发生较大变形，从而将会引起锚杆索的较大变形，当变形量超出锚杆索的极限变形能力时，锚杆索将会发生破断。锚杆索的破断会引起冒顶或岩爆事故，造成人员伤亡或机械设备损伤。一种层状岩体动载荷作用下锚杆索工作性能测试装置，将模拟围岩对锚杆索的相互作用，监测锚杆索的实际工作性能，为现场施工具有积极的指导作用。

现有的锚杆索性能监测装置只是单纯的测试锚杆索的材料性能，并不能反映锚杆索实际工作下基本性能的特征。锚杆索工作状态中不仅受到上覆岩层的垂直应力，同时也受周围岩体的水平应力。所以在工作状态下的锚杆索的基本性能与非工作状态的锚杆索的基本性能是有区别的，因此单纯的测试锚杆索的基本性能而得到的数据，并不能完全指导现场锚杆或锚索的支护工作，将会因锚杆索的性能监测不准确而发生因锚杆索破断引起的顶板安全事故。

随着矿井向深地化和大型机械化开采的发展，采掘过程中的地应力与围岩扰动都将逐渐增大，因此为更好指导现场的工程实践，需要对锚杆索的工作性能有准确的把握。目前尚缺一种能够模拟现场围岩与锚杆索相互作用，监测工程实践中的锚杆索工作性能的监测装置，现有的监测装置只能单纯的测验无工作状态下的锚杆索的基本性能，对于指导现场的工程实践并不具有真正的实际意义。

发明内容

技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，可以有效测试井巷工程中在围岩作用下对锚杆索拉拔状态下的性能变化特征的层状岩体动载荷作用下锚杆索工作性能测试装置及测试方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明的层状岩体动载荷作用下锚杆索工作性能测试装置，基于电磁作用模拟岩层断裂与离层的锚杆索工作性能测试装置，包括顶座和底座，顶座和底座之间设有多根液压立柱，多根液压立柱上设有夹持装置；

所述夹持装置包括两组拉拔块状夹持体，两组拉拔块状夹持体分别设置在多根液压立柱的液压杆或者液压缸上，两组拉拔块状夹持体上下相对设置，所述拉拔块状夹持体包括多组夹持体，多组夹持体用于夹住或松开被测锚杆索，每组夹持体包括前块状夹持体和后块状夹持体，前块状夹持体内设有与后块状夹持体连接的块状夹持体液压缸，前块状夹持体与后块状夹持体之间滑动连接，每组夹持体的前块状夹持体与其他组夹持体的前块状夹持体之间的接触面上设有块状夹持体感应器；

在两组拉拔块状夹持体之间，靠近设置在液压杆处的拉拔块状夹持体的下方设有层状岩体模拟装置，所述层状岩体模拟装置包括电磁体部分，电磁体部分两侧分别设有液压推压挡板，每个液压推压挡板通过电磁千斤顶底部的挡板抵在两侧的液压立柱上，所述的电磁千斤顶包括电磁体液压缸和液压支撑部分，电磁体部分包括两组相对应设置的电磁体，电磁体包括末端电磁体和前端电磁体，其中末端电磁体固定在指液压立柱上，前端电磁体与末端电磁体之间活动连接，便于自由拆卸，前端电磁体和末端电磁体的内角与锚杆索试件接触处设有弧形凹槽，弧形凹槽内设有橡胶弹性垫片，两个前端电磁体之间设有安全门，打开安全门后才可以取出电磁体部分，前端电磁体由多个矩形电磁块体并排构成，安全门设置在多个电磁块体的外侧，电磁块体中设有多个内部电磁线圈，安全门上设有电磁体门把手和安全门阀，安全门为设置在电磁体部分前端的保护措施。