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CN104391088B - 一种系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法及检测装置 - Google Patents

一种系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法及检测装置 Download PDF

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CN104391088B
CN104391088B CN201410740176.0A CN201410740176A CN104391088B CN 104391088 B CN104391088 B CN 104391088B CN 201410740176 A CN201410740176 A CN 201410740176A CN 104391088 B CN104391088 B CN 104391088B
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曾泽民
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王卫军
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Hunan University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法及检测装置。本发明方法是，通过在系统锚杆间隙处，沿巷道径向布置具有测量支承压力功能的测力直杆测得的巷道围岩支承压力值，绘制支承压力值随测力直杆深度变化的关系曲线，根据关系曲线能出现双峰值来确定系统锚杆的合适锚固质量；合理的系统锚杆支护参数能使巷道围岩的支承压力曲线出现大小相近的双峰值。本发明装置是，它包括沿巷道径向布置的测力直杆；在测力直杆长度方向的杆体上连续均布若干应力传感器；各应力传感器与单片机控制装置连接，单片机控制装置依次与数据接收装置、由PC机构成的上位机系统连接。本发明能够进行无损检测，操作简便，检测结果更加接近实际受力状态。

Description

一种系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法及检测装置
技术领域
本发明属于地下巷道支护质量检测技术领域，具体涉及一种系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法及检测装置。
背景技术
锚杆是地下巷道围岩支护的重要组成部分，是解决地下巷道稳定问题的有效手段，置入岩体内部的锚杆能充分提高并发挥巷道整体围岩自稳能力，但必须根据巷道断面按一定间距布置多根锚杆形成系统锚杆布置才能起到有效锚固作用。由于锚杆置入安设的隐蔽性，锚杆施工质量控制比较困难，系统锚杆支护质量差造成的巷道失稳事故经常发生。目前对锚杆支护质量检测的手段主要有拉拔检测和声波无损检测。国内外拉拔检测通常采用千斤顶对安装好的锚杆进行破坏性拉拔，费时耗资，同时锚杆拉拔力学特点与锚杆实际锚固力学特点完全不同的，不能反映锚杆实际受力状态；声波无损检测采用声波收发装置克服了拉拔检测的破坏性缺陷，但该方法存在传感件接触稳定性差、检测信号重复性差、检测精度不高的局限性。可见，尽管这两种检测手段对确定锚杆锚固质量有重要参考意义，但它们在测试结果方面有相当大的误差，同时都偏向于确定单一锚杆的安装质量，都无法有效检测系统锚杆整体对巷道围岩的锚固质量和作用效果。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够有效实现对系统锚杆支护巷道支护质量进行无损检测，且操作简便，检测结果更加接近系统锚杆支护巷道实际受力状态的锚固质量检测方法。该方法包括如下步骤：
(1)根据系统锚杆支护巷道围岩地应力场情况，在系统锚杆间隙处，沿巷道径向布置具有测量支承压力功能的测力直杆，所述测力直杆长度比支护所用锚杆长度要长；
(2)根据测力直杆测得的巷道围岩支承压力值，绘制支承压力值随测力直杆深度变化的关系曲线；
(3)根据关系曲线能出现双峰值来确定系统锚杆的合适锚固质量；合理的系统锚杆支护参数能使巷道围岩的支承压力曲线出现大小相近的双峰值。
具体的，所述具有测量支承压力功能的测力直杆是通过在测力直杆长度方向的杆体上连续均布若干应力传感器来实现的。
本发明的目的之二在于提供一种使检测结果更加接近系统锚杆支护巷道实际受力状态的锚固质量检测装置。该检测装置包括沿巷道径向布置的测力直杆，所述测力直杆长度比支护所用锚杆长度要长；在测力直杆长度方向的杆体上连续均布若干应力传感器；所述各应力传感器与单片机控制装置连接，所述单片机控制装置依次与数据接收装置、由PC机构成的上位机系统连接。
具体的，所述单片机控制装置与数据接收装置之间、数据接收装置与上位机系统之间均采用无线连接。
本发明的工作原理及过程如下：
本发明根据系统锚杆支护巷道围岩地应力场情况，在系统锚杆间隙处，沿巷道径向布置具有测量支承压力功能的测力直杆；根据测力直杆测得的巷道围岩支承压力值，绘制支承压力值随测力直杆深度变化的关系曲线，根据所述关系曲线能出现双峰值来确定系统锚杆的合适锚固质量；未进行支护的巷道围岩受地压作用会形成塑性破坏区，相应的支承压力分布曲线只有一个应力峰值，系统锚杆能加固巷道周边破坏的围岩，相应也会改变支承压力曲线形状，根据对加锚后巷道围岩支承压力的分布规律分析，合理的系统锚杆支护参数能使巷道围岩的支承压力曲线出现大小相近的双峰值。
本发明的单片机控制装置对测力直杆上的各应力传感器检测到的支承压力值进行分析，并将分析结果传给数据接收装置；数据接收装置将接收的数据结果传递给上位机系统，上位机系统绘出各支承压力值与测力直杆深度的关系曲线。
本发明充分考虑了系统锚杆与巷道围岩的相互作用，通过对比锚杆支护前后支承压力曲线变化规律，更加接近巷道实际受力情况来检测系统锚杆整体对巷道围岩的锚固质量和作用效果。
附图说明
图1是本发明系统锚杆支护巷道锚固质量检测装置的原理结构示意图。
图2是未支护巷道围岩下检测及支承压力曲线示意图。
图3是使用合理的系统锚杆支护巷道围岩下检测及支承压力曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的系统锚杆支护巷道锚固质量检测方法，主要是根据系统锚杆支护前后对巷道转围岩支承压力曲线的影响规律来检测锚固质量的。
如图1所示，对系统锚杆支护巷道，根据围岩地应力场情况，在系统锚杆6的间隙处，沿巷道径向布置测力直杆1，测力直杆1的杆体连续均布有一定数量的应力传感器7，每个传感器7测量所处位置的支承压力，根据测力直杆测得的巷道围岩支承压力值，由上位机系统4绘制支承压力值随测力直杆深度变化的关系曲线，根据关系曲线能出现双峰值来确定系统锚杆的合适锚固质量。
未进行支护的巷道围岩受地压作用会形成塑性破坏区5，如图2所示，相应的支承压力分布曲线8只有一个应力峰值。系统锚杆能加固巷道周边破坏的围岩，相应也会改变支承压力分布曲线8的形状，根据对加锚后巷道围岩支承压力8的分布规律进行分析，合理的系统锚杆支护参数能使巷道围岩的支承压力曲线8出现大小相近的双峰值，如图3所示。
本发明用于实现上述检测方法的检测装置，如图1所示。包括测力直杆1、单片机控制装置2、数据接收装置3、由PC机构成的上位机系统4。测力直杆1的杆体连续均布有一定数量的应力传感器7；单片机控制装置2对所述测力直杆1检测到的支承压力值进行分析，并通过无线信息技术将分析结果传给数据接收装置3，数据接收装置3将接收的数据结果传递给上位机系统4，上位机系统4绘出支承压力值与测力直杆深度的关系曲线。
采用本发明的系统锚杆支护巷道锚固质量检测方法及装置，能够有效实现对系统锚杆支护巷道支护质量的无损检测，操作简便，检测结果更加接近系统锚杆支护巷道的实际受力状态。
上面结合附图和具体实施方式对本发明的系统锚杆支护巷道锚固质量检测方法及装置作了详细的说明，本发明并不限于上面所描述的内容，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本发明构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)根据系统锚杆支护巷道围岩地应力场情况，在系统锚杆间隙处，沿巷道径向布置具有测量支承压力功能的测力直杆，所述测力直杆长度比支护所用锚杆长度要长；
(2)根据测力直杆测得的巷道围岩支承压力值，绘制支承压力值随测力直杆深度变化的关系曲线；
(3)根据关系曲线能出现双峰值来确定系统锚杆的合适锚固质量；合理的系统锚杆支护参数能使巷道围岩的支承压力曲线出现大小相近的双峰值。
2.根据权利要求1所述系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法，其特征在于：所述具有测量支承压力功能的测力直杆是通过在测力直杆长度方向的杆体上连续均布若干应力传感器来实现的。
3.一种实现如权利要求1所述系统锚杆支护巷道的锚固质量检测方法的检测装置，其特征在于：它包括沿巷道径向布置的测力直杆，所述测力直杆长度比支护所用锚杆长度要长；在测力直杆长度方向的杆体上连续均布若干应力传感器；所述各应力传感器与单片机控制装置连接，所述单片机控制装置依次与数据接收装置、由PC机构成的上位机系统连接。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述单片机控制装置与数据接收装置之间、数据接收装置与上位机系统之间均采用无线连接。
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