錨桿錨索聯(lián)合支護下的頂板離層觀測教學(xué)裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種頂板離層觀測教學(xué)裝置及使用方法，尤其是一種適用于在錨桿錨索聯(lián)合支護下的頂板離層觀測教學(xué)裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國的巷道支護中，普遍采用錨桿錨索聯(lián)合支護的方式，錨桿的作用是及時支護和加固巷道周圍淺部圍巖，來提高圍巖的整體承載能力和自身穩(wěn)定性。通過對錨索施加預(yù)緊力，可以進一步提高錨桿支護的支護強度，使圍巖變形破壞得到控制；當(dāng)圍巖的破壞范圍超過錨桿的錨固長度時，通過預(yù)緊力錨索的懸吊作用，將頂板松動的巖石懸吊在深部穩(wěn)定的巖層中，防止頂板失控冒落。現(xiàn)有的頂板離層儀可以分別顯示錨桿和錨索長度范圍內(nèi)和錨桿范圍外的頂板巖層的離層情況，頂板離層儀可以對頂板離層情況提供直觀顯示，及時發(fā)現(xiàn)頂板失穩(wěn)的征兆，以避免冒頂事故的發(fā)生；同時，頂板離層儀還可以監(jiān)測巖體變形狀況，作為修改、完善錨桿和錨索支護初始設(shè)計參數(shù)的重要依據(jù)。目前，由于現(xiàn)場中使用的頂板離層儀無法進行演示，考慮到礦井的生產(chǎn)安全等問題，技術(shù)工作人員無法直觀的了解頂板離層儀的工作原理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是為了表現(xiàn)錨桿錨索聯(lián)合支護的機理以及頂板離層儀的工作原理，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的錨桿錨索聯(lián)合支護下的頂板離層觀測教學(xué)裝置及使用方法，可細致形象的展示出錨桿錨索聯(lián)合支護的機理以及頂板離層儀的工作原理。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的錨桿錨索聯(lián)合支護下的頂板離層觀測教學(xué)裝置，包括固定在三腳架上的鋼架，所述鋼架內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有齒條，鋼架內(nèi)設(shè)有多塊硬質(zhì)塑料地層模塊，多塊硬質(zhì)塑料地層模塊由對稱設(shè)置的鋼絞線串接吊掛在鋼架上，所述的多塊硬質(zhì)塑料地層模塊之間安設(shè)有長桿手柄，長桿手柄位于鋼架內(nèi)側(cè)兩端的桿體上設(shè)有可在鋼架內(nèi)側(cè)壁齒條上移動的齒輪；所述的多塊硬質(zhì)塑料地層模塊中心線兩側(cè)對稱設(shè)有將其串接在一起的可伸縮錨索，所述的可伸縮錨索的頂部固定在鋼架的頂端，可伸縮錨索的底部依次經(jīng)鋼帶、托盤減摩墊片、扭矩螺母固定在最下面一塊的硬質(zhì)塑料地層模塊上；所述的可伸縮錨索兩側(cè)對稱設(shè)有可伸縮錨桿，所述可伸縮錨桿的頂部固定在任意兩塊硬質(zhì)塑料地層模塊之間，可伸縮錨桿的底部依次經(jīng)鋼帶、托盤減摩墊片、扭矩螺母固定在最下面一塊的硬質(zhì)塑料地層模塊上；所述最下面一塊的硬質(zhì)塑料地層模塊中部設(shè)有外測筒、固定外測筒的套管，外測筒內(nèi)套裝有內(nèi)測筒，每層硬質(zhì)塑料地層模塊的底部均設(shè)有一個淺部基點錨固器，每個淺部基點錨固器各由一根鋼絞線與外測筒相連接，所述鋼架中部頂面上設(shè)有一個深部基點錨固器，深部基點錨固器通過鋼絞線與內(nèi)測筒相連接。
[0005]所述鋼架兩側(cè)設(shè)有凹槽，硬質(zhì)塑料地層模塊的兩端均卡裝在鋼架兩側(cè)的凹槽內(nèi)。
[0006]所述的多層硬質(zhì)塑料地層模塊為3?8層。
[0007]所述多層硬質(zhì)塑料地層模塊的底端均設(shè)有與鋼絞線相連的緊固件。
[0008]上述錨桿錨索聯(lián)合支護下的頂板離層教學(xué)裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0009]a、用鋼絞線將多層硬質(zhì)塑料地層模塊串接在一起，在每層硬質(zhì)塑料地層模塊上用鋼絞線連接一個淺部基點錨固器，并將連接淺部基點錨固器的多根鋼絞線與外測筒連接在一起，再將深部基點錨固器用鋼絞線與內(nèi)測筒相連接，用套管將外測筒固定在最下面一層的硬質(zhì)塑料地層模塊上；
[0010]b、將可伸縮錨索的頂部固定在鋼架的頂部，再穿過多層硬質(zhì)塑料地層模塊，在最下面一層的硬質(zhì)塑料地層模塊底面上依次安裝鋼帶、托盤、減摩墊片，并用扭矩螺母固定；
[0011]C、將可伸縮錨桿的頂部固定在任意兩塊硬質(zhì)塑料地層模塊之間，再穿過多塊硬質(zhì)塑料地層模塊，在最下面一層的硬質(zhì)塑料地層模塊底面上依次安裝鋼帶、托盤、減摩墊片，并用扭矩螺母固定；
[0012]d、將每層硬質(zhì)塑料地層模塊分別使用鋼絞線通過緊固件連接至鋼架上面，同時將每層硬質(zhì)塑料地層模塊的多余的鋼絞線纏繞在長桿手柄上面，鋼絞線的終端固定在長桿手柄上面，將硬質(zhì)塑料地層模塊的兩側(cè)分別卡進在鋼架兩側(cè)的槽內(nèi)；
[0013]e、手搖長桿手柄，帶動齒輪轉(zhuǎn)動，纏繞在長桿手柄上面的鋼絞線松開，硬質(zhì)塑料地層模塊開始下沉，帶動可伸縮錨桿和可伸縮錨索的變形，實現(xiàn)頂板離層的模擬；通過搖動不同的長桿手柄，即可演示出錨桿和錨索聯(lián)合支護作用的原理。
[0014]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了安全、簡單的演示模型，能充分的演示出錨桿錨索聯(lián)合支護的機理以及頂板離層的工作原理，在教學(xué)實踐中也能夠讓學(xué)生更加細致的學(xué)習(xí)和掌握錨桿錨索聯(lián)合支護技術(shù)以及頂板離層的工作原理。通過不同要求進行多種實驗，分別顯示錨桿和錨索長度范圍內(nèi)和錨桿范圍外的頂板巖層的離層情況，可以對頂板離層情況提供直觀顯示，有助于研究現(xiàn)場發(fā)生頂板失穩(wěn)的征兆，避免冒頂事故的發(fā)生；同時還可以監(jiān)測巖體變形狀況，作為修改、完善錨桿和錨索支護初始設(shè)計參數(shù)的重要依據(jù)。其結(jié)構(gòu)簡單，操作的方便，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實用性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1中錨桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是圖1中錨索結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是圖1中硬質(zhì)塑料地層模塊和基點錨固器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:1一鋼架；2—齒輪；3—長桿手柄；4一二腳架；5—可伸縮銷桿；6—鋼帶；7—托盤；8—基點錨固器；9一套管；10—外測筒；11 一內(nèi)測筒；12—減摩墊片；13—扭矩螺母；14一鋼絞線；15—可伸縮錨索；16—淺部基點錨固器；17—深部基點錨固器；18—緊固件；19一硬質(zhì)塑料地層模塊。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0021]本發(fā)明的錨桿錨索聯(lián)合支護下的頂板離層觀測教學(xué)裝置，主要由鋼架1、齒輪2、長桿手柄3、三腳架4、可伸縮錨桿5、鋼帶6、托盤7、基點錨固器8、套管9、外測筒10、內(nèi)測筒11、減摩墊片12、扭矩螺母13、鋼絞線14、可伸縮錨索15、淺部基點錨固器16、深部基點錨固器17、緊固件18、硬質(zhì)塑料地層模塊19組成；鋼架I固定在三腳架4上，所述鋼架I內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有齒條，鋼架I內(nèi)設(shè)有多塊硬質(zhì)塑料地層模塊19，多塊硬質(zhì)塑料地層模塊19由對稱設(shè)置的鋼絞線14串接吊掛在鋼架I上，所述的多層硬質(zhì)塑料地層模塊19為3?8層，所述多層硬質(zhì)塑料地層模塊19的底端均設(shè)有與鋼絞線14相連的緊固件18。所述鋼架I兩側(cè)設(shè)有凹槽，硬質(zhì)塑料地層模塊19的兩端均卡裝在鋼架I兩側(cè)的凹槽內(nèi)。所述的硬質(zhì)塑料地層模塊19表面涂有規(guī)范的地層充填圖案，來表示不同巖性的地層，多塊硬質(zhì)塑料地層模塊19之間安設(shè)有長桿手柄3，硬質(zhì)塑料地層模塊19之間通過鋼絞線14相互連接在一起，每一層的鋼絞線14均纏繞在對應(yīng)的長桿手柄3的上面，鋼絞線14的終端固定在長桿手柄3上面，硬質(zhì)塑料地層模塊19的頂層通過鋼絞線14與鋼架I相連接，硬質(zhì)塑料地層模塊19的兩端均固定在鋼架I兩側(cè)，每層硬質(zhì)塑料地層模塊19的底端都安設(shè)有頂板離層的淺部基點錨固器16，在鋼架I上面安設(shè)深部基點錨固器17，每個淺部基點錨固器16各用一根鋼絞線14與頂板離層儀的外測筒10相連接，深部基點錨固器17通過鋼絞線14與頂板離層儀的內(nèi)測筒11相連接，鋼架I通過三腳架4穩(wěn)固在地面上。長桿手柄3位于鋼架I內(nèi)側(cè)兩端的桿體上設(shè)有可在鋼架I內(nèi)側(cè)壁齒條上移動的齒輪2 ;所述的多塊硬質(zhì)塑料地層模塊19中心線兩側(cè)對稱設(shè)有將其串接在一起的可伸縮錨索15，所述的可伸縮錨索15的頂部固定在鋼架I的頂端，可伸縮錨索15的底部依次經(jīng)鋼帶6、托盤7減摩墊片12、扭矩螺母13固定在最下面一塊的硬質(zhì)塑料地層模塊19上；所述的可伸縮錨索15兩側(cè)對稱設(shè)有可伸縮錨桿5，所述可伸縮錨桿5的頂部固定在任意兩塊硬質(zhì)塑料地層模塊19之間，可伸縮錨桿5的底部依次經(jīng)鋼帶6、托盤7減摩墊片12、扭矩螺母13固定在最下面一塊的硬質(zhì)塑料地層模塊19上；所述最下面一塊的硬質(zhì)塑料地層模塊19中部設(shè)有外測筒10、固定外測筒10的套管9，外測筒10內(nèi)套裝有內(nèi)測筒11，每層硬質(zhì)塑料地層模塊19的底部均設(shè)有一個淺部基點錨固器16，每個淺部基點錨固器16各由一根鋼絞線與外