[发明专利]一种锚杆锚固过程试验设备及锚杆锚固质量评价方法

说明书

本发明提供一种锚杆锚固过程试验设备，包括锚杆、锚杆驱动装置和锚固模拟装置，锚杆驱动装置包括基座、滑动驱动组件和搅拌驱动组件，滑动驱动组件设置于基座，并与搅拌驱动组件连接；搅拌驱动组件与锚杆的连接端连接；锚固模拟装置包括底座和筒体，筒体沿着第一方向设置于底座；搅拌驱动组件用于驱动锚杆轴向转动，以使锚杆对树脂锚固剂进行搅拌。本发明提供的锚杆锚固过程试验设备，可真实模拟锚固体的形成过程，方便直接观察树脂锚杆锚固的整个过程，可在锚固体形成之后将锚固体取出进行锚固质量评价，便于直观察看锚杆的锚固状态，准确判断锚杆的锚固效果，从而能够系统全面的评价锚杆的锚固质量，为现场锚杆锚固工艺的改善提供依据。

技术领域

本发明涉及矿山巷道支护技术领域，尤其涉及一种锚杆锚固过程试验设备及锚杆锚固质量评价方法。

背景技术

锚杆支护技术已成为我国煤矿巷道首选和安全高效的支护方式。锚杆支护的主要部件包括锚杆、树脂锚固剂和杆尾构件。其中，树脂锚固剂是由树脂胶泥与固化剂两部分分隔包装成卷形，混合后能将锚杆与煤岩体黏结在一起的胶结材料。

锚杆安装时，首先采用专用机具施工钻孔，然后按设计要求将不同规格的锚固剂依次顶推至钻孔的孔底，此后将锚杆与施工机具相连，通过机具带动锚杆旋转并逐渐顶推至孔底，锚杆在旋转行进过程中搅拌并破碎树脂药卷。树脂药卷的不同组分混合后产生化学反应，形成具有很高黏结力的混合体，该混合体在极短时间内发生固结，在锚杆杆体与钻孔之间的间隙形成厚度几毫米至几厘米的圆环形锚固层，从而将钻孔孔壁的岩石与锚杆杆体黏结在一起。此后，通过施工机具拧紧锚杆尾部外露段的螺母对周围岩体施加预紧力。巷道围岩即将发生变形时，锚杆控制区内围岩变形产生的作用力通过杆尾的托板、螺母传递到杆体，杆体工作阻力增大，进而抑制锚固区内围岩结构面的离层、滑动、节理裂隙张开、新裂纹产生等情况，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现，最大限度地保持围岩的完整性，减小锚固区围岩强度的降低，使围岩成为承载的主体。

然而，通过调研煤矿巷道支护失效的众多案例发现，由于安装期间锚杆在钻孔内不居中、树脂锚固剂搅拌不充分、树脂锚固剂凝固不充分等前期施工质量问题，经常发生锚杆锚固力低于设计值、过早失效等事件，锚杆预期支护效果难以充分发挥，严重威胁到煤矿巷道及作业人员的安全。

在现场施工时，无法实时察看锚杆与锚固剂的搅拌过程，无法确定锚固剂的凝固黏结情况，无法评价锚杆在钻孔内的居中度，致使在后期的事故分析时，难以客观评价锚杆的失效形式和破断原因。

发明内容

本发明提供一种锚杆锚固过程试验设备，用以解决当前煤矿巷道锚杆支护技术无法准确判断锚固质量的问题。

本发明提供一种锚杆锚固过程试验设备，包括：

锚杆；

锚杆驱动装置，包括基座、滑动驱动组件和搅拌驱动组件，所述滑动驱动组件设置于所述基座，并与所述搅拌驱动组件连接；所述搅拌驱动组件与所述锚杆的连接端连接；

锚固模拟装置，包括底座和筒体，所述筒体沿着第一方向设置于所述底座，所述筒体内放置有树脂锚固剂；

所述滑动驱动组件用于驱动所述搅拌驱动组件和所述锚杆沿着第一方向运动，以使所述锚杆的搅拌端从所述筒体的一端插入所述筒体的内部；所述搅拌驱动组件用于驱动所述锚杆轴向转动，以使所述锚杆对树脂锚固剂进行搅拌。

根据本发明提供的一种锚杆锚固过程试验设备，所述筒体包括：

多个沿第一方向延伸的围板，所述围板的横截面为弧形，多个所述围板围成所述筒体，所述筒体的外周面套设有多个环形紧固件。

根据本发明提供的一种锚杆锚固过程试验设备，所述筒体呈圆柱形，所述筒体的材质为透明材质。

根据本发明提供的一种锚杆锚固过程试验设备，所述锚固模拟装置还包括：