[发明专利]锚杆冲击强度原位测试装置及测试方法

说明书

本发明实施例提供一种锚杆冲击强度原位测试装置及测试方法，包括：冲击机构和监测机构；冲击机构包括冲击体和冲击盘，冲击体包括第一盘体、第二盘体和配重杆，冲击盘与第一盘体固定连接，第二盘体通过导链与冲击盘连接，配重杆的一端连接于第二盘体的底端，配重杆用于安装配重体；监测机构包括压力传感器和图像采集单元，压力传感器固定于待测锚杆，且冲击盘搭载于压力传感器的承接端，图像采集单元用于采集锚杆在冲击过程中的位移变化。通过本发明可实现锚杆原位工作状态下的冲击过程研究，可与实验室锚杆冲击试验数据进行比对结合，可针对不同冲击能量下进行原位冲击测试，可针对支护未失效的锚杆模拟冲击地压巷道的多次冲击过程。

技术领域

本发明涉及煤炭开采设备技术领域，尤其涉及一种锚杆冲击强度原位测试装置及测试方法。

背景技术

随着煤炭开采深度及范围的不断扩大，与之伴生的动力灾害事故愈发严重，其中以冲击地压事故最为突出，冲击地压以易发、多发、难防治三个特征严重制约着矿井的安全高效开采。冲击地压是指煤矿开采空间内煤岩体由于弹性能的瞬间释放出现的一种突然剧烈破坏的动力现象，煤岩体破坏过程中伴有震动、巨响及气浪等特征。据统计，85％以上的冲击地压事故出现在回采巷道，回采巷道冲击地压防控已成为围岩控制的关键。而巷道防冲支护作为回采巷道冲击地压防治的最后一道防线，确定合理的支护方案可有效减小冲击地压对巷道的破坏程度，从而确保采掘空间生命财产的安全。

对冲击地压巷道支护防控的手段主要有高强锚杆支护、U型棚、防冲支架等，锚杆支护施工方便，可施加较大的预紧力，能充分调动围岩自身的承载防冲能力，目前已成为冲击地压巷道围岩控制的主要支护方式。基于锚杆支护配合冲击地压巷道变形破坏特征，国内外科研人员相继研发了高冲击韧性锚杆、恒阻大变形锚杆、预应力让压锚杆、Garford锚杆、Durabar锚杆、Yielding Secura锚杆和Roofex锚杆等新型支护材料，新型支护材料的成功研发，一定程度上减轻了冲击地压巷道变形破坏的问题，但冲击地压发生时，局部锚杆破断及整体支护失效的现象仍然无法消除。决定锚杆支护系统是否具有有效的防冲性能，是由锚杆支护系统内各类构件共同作用的结果，其中主要由锚杆杆体延伸率及锚固端抗冲击特性决定，因此针对锚杆支护系统的抗冲击性能进行研究是解决冲击地压巷道支护问题的有效途径。针对锚杆的抗冲击性能，国内外相关学者主要是进行了实验室研究，其研究手段包括锚杆杆体轴向冲击、锚杆杆体横向剪切冲击、锚杆支护系统冲击等，但由于实验室试验中锚杆的受力方式与井下相比仍然具有一定的差距，且针对锚杆原位工作状态下的冲击过程研究成果较少，无法与实验室冲击结果进行比对，造成实验室测试数据无统一标准。

发明内容

本发明实施例提供一种锚杆冲击强度原位测试装置及测试方法，用以解决现有技术中缺乏对锚杆原位工作状态下的冲击过程研究的缺陷。

本发明实施例提供一种锚杆冲击强度原位测试装置，包括：冲击机构和监测机构；其中，

所述冲击机构包括冲击体和冲击盘，所述冲击体包括第一盘体、第二盘体和配重杆，所述冲击盘位于所述第一盘体的上方且与所述第一盘体固定连接，所述第二盘体位于所述第一盘体的下方且通过导链与所述冲击盘连接，所述配重杆的一端连接于所述第二盘体的底端，所述配重杆用于安装配重体；

所述监测机构包括压力传感器和图像采集单元，所述压力传感器固定于待测锚杆，且所述冲击盘搭载于所述压力传感器的承接端，所述图像采集单元用于采集锚杆在冲击过程中的位移变化。

其中，还包括开关控制机构，所述开关控制机构设置于所述第一盘体和所述第二盘体之间，用于控制所述第一盘体和所述第二盘体之间的连接或分离。

其中，所述开关控制机构为电磁吸盘，所述电磁吸盘设置于所述第一盘体的底端。

其中，还包括托盘，所述托盘压紧设置于所述冲击盘的顶端。

其中，在所述待测锚杆的底部构造螺纹部，通过螺母旋入所述待测锚杆的螺纹部，用于承接固定所述压力传感器。