专利名称：恒阻锚杆大位移拉拔机及其使用方法
技术领域：
本发明涉及矿井支护工程设备，尤其涉及一种用于巷道支护锚杆检测的恒阻锚杆大位移拉拔机及其使用方法。
背景技术：
在煤矿井下巷道支护中，锚杆是应用最广、用量最多的支护材料。随着煤矿井工开采深度的不断增加，巷道围岩常常表现出非线性大变形的特点，具体表现为软岩大变形、冲击大变形、岩爆大变形、瓦斯突出大变形等。但是现有的支护材料普遍存在延伸率低的问题，不能适应深部巷道围岩大变形的特点。当围岩出现较大变形时，由于变形初期能量较大，巷道围岩的变形能超出锚杆所能承受的范围，将导致锚杆端部断裂、锚索(杆)中部断裂、钢架扭曲破坏失效等，进而造成巷道冒顶、塌方等事故。而恒阻大变形稳定性控制理念能解决现有锚杆存在的延伸率低、不能满足巷道围岩大变形需要的问题。因此，一种具有大延伸率、高支护阻力的特殊锚杆应运而生，中国专利201010196197. 2公开了一种新型的恒阻大变形锚杆。该新型锚杆的伸长量可达60(T800mm，工作阻力可达13t以上，但是，目前的锚杆拉拔机的拉拔行程小、拉拔荷载低、重量大，已经难以满足该类新型锚杆在井下巷道支护检测的要求。公开号为CN 102323152A名称为“恒阻大变形锚杆拉力计”的中国发明专利中，提供一种恒阻大变形锚杆拉力计，其包括拉杆和用于张拉锚杆的中空千斤顶，其中，还包括控制所述中空千斤顶旋转角度的旋转装置、控制所述中空千斤顶和旋转装置高度的升降装置以及驱动所述中空千斤顶运行的第一液压泵；中空千斤顶固定于旋转装置上，旋转装置设于升降装置上。提供的恒阻大变形锚杆拉力计虽具有量程大、承载能力高、能降低劳动强度的优点。但是，其升降装置和旋转装置是由液压缸和连杆等组成的自动控制部件，仅构成了高度调整和角度调整两轴系统，使高度调整和角度调整相对死板。并且部件多且重，需要安装在一个车台上，否则无法随意移动。但实际情况中，多数巷道底面并不适宜重型车台行进，有些根本无法通行，更不可能随意调整车台角度等动作，因此，这种恒阻大变形锚杆拉拔设备并不具备便利性和通用性。
发明内容
本发明的目的为了解决现有锚杆拉拔计位移量程小、拉拔荷载低、重量大、操作复杂不能满足恒阻大变形锚杆在井下巷道支护工程中检测需要的问题，发明了一种位移量程大、承载力高、结构简单、移动方便、操作灵活、运输安全可靠的恒阻锚杆大位移拉拔机。为了实现上述目的，本发明提供恒阻锚杆大位移拉拔机，包括能支撑于巷道内的支撑柱，套装在所述支撑柱上的抱箍，装配于所述抱箍的旋转座，能拉拔锚杆的中空液压缸，以及驱动所述中空液压缸的液压泵；所述支撑柱长度可调整，其两端能顶紧在所述巷道两相对的底面和顶面上；所述抱箍可拆装的安装于所述支撑柱的不同位置上，所述旋转座能在不同旋转角度上固定于所述抱箍；所述中空液压缸与所述液压泵连接，所述中空液压
4缸装配于所述旋转座上。通过分析本发明的技术方案可知，本发明相对于现有技术的有益效果在于相对于现有技术以大型自动控制车台固定中空液压缸，本发明以能竖向支撑于巷道内的支撑柱作为固定中空液压缸的机架，以方便搬运和安装。抱箍和旋转座在支撑柱的安装高度和安装角度都可调整，固定轴旋转座能供中空液压缸在不同旋转角度上固定，支撑柱的安装位置安装角度也能通过调整脚件的控制进行调节，以上这些可调范围能使中空液压缸更方便对齐。并且保留了中空液压缸作为锚杆拉拔的施力部件。借此达到位移量程大、承载力高、结构简单、移动方便、操作灵活、运输安全可靠的优点。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，还包括平行于所述支撑柱的定位柱；所述支撑柱长度可调整，所述支撑柱和定位柱的底部具有连接二者的底部连接架。设置定位柱能辅助支撑柱的定位，两者平行设置，能更好的确定支撑柱上中空液压缸的指向。利用调整脚件可方便的调整所述支撑柱和定位柱的总长度，从而有效支撑于巷道两相对的面上，实现拉拔机的固定。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述抱箍具有一个垂直于所述支撑柱的固定轴，所述固定轴与所述抱箍为一体成型，所述旋转座通过所述固定轴在不同旋转角度上固定于所述抱箍。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述旋转座还具有支撑板及卡箍，所述卡箍能在不同旋转角度上装配于所述固定轴，所述支撑板固定于所述卡箍，而所述中空液压缸装配于所述支撑板上。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述支撑柱还安装有升降装置，所述升降装置为轻型卷扬机；所述升降装置包括卷收器、绳索及定滑轮；所述定滑轮固定在所述支撑柱顶端；所述卷收器枢接于所述支撑柱底部；所述绳索一端配置于所述卷收器，另一端绕过所述定滑轮并连接于所述中空液压缸，所述绳索以所述定滑轮为上部支点。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述液压泵为手动液压泵，所述液压泵通过液压管连接到所述中空液压缸。手动液压泵轻便更便于携行，且成本低。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述支撑柱和定位柱底部都分别具有高度调整脚件，所述高度调整脚件包括螺旋部和固定于所述螺旋部底部的底座；所述螺旋部的上部为外螺纹部，下部为能受外力驱动而产生自转的施力部；所述支撑柱和定位柱底端中空，且均具有配合所述外螺纹部的内螺纹。从而实现底座的高度调
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iF. ο根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述支撑柱和定位柱的顶部具有连接二者的顶部连接架，所述连接架通过紧固件固装在所述支撑柱和定位柱上，所述顶部连接架和所述底部连接架为桁架式结构。以将支撑柱和定位柱固定组装为一体，并在支撑柱和定位柱中部要尽量多的留出中空液压缸可活动装配的高度。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机的一种优选实施方式，其中，所述液压泵还包括压力显示装置，所述压力显示装置显示所述中空液压缸的张拉力。本发明还提供一种如前所述拉拔机的使用方法，包括步骤
一、立起所述支撑柱和定位柱，调节所述支撑柱的调整脚件，将所述支撑柱支撑于 巷道内；二、旋转所述定位柱，使所述定位柱和支撑柱与待拉拔检测的锚杆在同一平面 内；三、调节所述定位柱的调整脚件，将所述定位柱支撑于巷道内；四、通过安装所述抱箍将所述旋转座调整至对应待拉拔检测锚杆的位置；五、调整所述旋转座装配于所述抱箍固定轴的角度，使所述旋转座对应待拉拔检 测锚杆的角度；六、操作所述液压泵利用所述中空液压缸拉拔所述锚杆。根据上述恒阻锚杆大位移拉拔机使用方法的一种优选实施方式，其中，所述步骤2 中，通过旋转所述定位柱旋紧所述支撑柱调整脚件。
图1为本发明恒阻锚杆大位移拉拔机的结构示意图。图2为本发明中抱箍固定于支撑柱的配合示意图。图3为本发明恒阻锚杆大位移拉拔机应用于水平方向锚杆的实施示意图。图4为本发明恒阻锚杆大位移拉拔机应用于倾斜方向锚杆的实施不意图。图5为本发明恒阻锚杆大位移拉拔机应用于垂直方向锚杆的实施示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明提供的恒阻锚杆大位移拉拔机，包括双柱支架3、旋转座2及 中空液压缸1。双柱支架3可以竖向支撑于巷道内，以作为拉拔机的结构主体。中空液压缸 1通过旋转座2可拆装地装配于双柱支架3上。如图1所示，双柱支架3主体包括支撑柱31、定位柱32和连接架33 ;支撑柱31和 定位柱32较佳为空心的金属管件，优选是兼具良好结构强度和轻质化的金属材质，例如 铝、铝合金、铝镁合金、铝钛合金等。在支撑柱31和定位柱32的底部及顶部最好都连接有 连接架33，支撑柱31和定位柱31中部要尽量多的留出作为中空液压缸1可装配的高度。 连接架33可通过数个紧固件固装在支撑柱31和定位柱32上，连接架33较佳为直杆和斜 杆组成的桁架式结构，以将支撑柱31和定位柱32固定组装为一体。为了本发明拉拔机便 于运输和快速拆卸与组装，这里使用的紧固件可为快拆螺栓。支撑柱31和定位柱32还都具有顶撑34和底座36。支撑柱31和定位柱32顶端 和底端均呈中空开放，顶端都装配有用于撑于巷道顶面的顶撑34，底端都装配有支撑于巷 道底面的底座36。底座36为高度可调整的脚件，可通过调整底座36的高度将支撑柱31和 定位柱32顶住巷道两相对的面上，从而实现拉拔机的固定。当然，如果有需要，顶撑34也 可以选用可调整高度的部件。顶撑34底部还可固定有一段能套装在支撑柱31或定位柱32 内的管件，顶撑34拉出后管件还能与支撑柱31或定位柱32固定，如此，支撑柱31或定位 柱32整体高度还可以在较大高度空间上调整，以适用多种规格大小不同的巷道。优选实施例中，底座36连接于其上的一个螺旋部35实现高度可调整；螺旋部35的上部为外螺纹部，下部为能受外力驱动而产生自转的施力部。支撑柱31和定位柱32底端内均具有与螺旋部35配合的内螺纹。施力部上在不同高度不同角度上分布有多个盲孔或通孔，如此操作人员便能以管件插入后旋转螺旋部35，从而实现底座36的高度调整。如图I、图2所示，旋转座2包括支撑板21、卡箍22、固定轴23及抱箍24。固定轴23可通过抱箍24可拆装地装配于支撑柱31的不同高度上。抱箍24包括两个大至呈C形的钢板，固定轴23与其中一个钢板较佳焊接为一体，两片C形钢板两端通过数个穿设的螺栓紧固在支撑柱31上，从而将固定轴23固定于垂直于支撑柱31的位置。卡箍22为两块板件组成，且每个板件中部具有能卡固在固定轴23上的半圆槽。卡箍22上具有通孔，能通过螺栓夹紧卡箍22后固定在固定轴23上。且较佳有两组卡箍22并列固定在固定轴23上，借此，卡箍22能在不同旋转角度上装配于固定轴23。支撑板21为长板件，其上设置有多组通孔，支撑板21可通过多个螺栓穿设固定于卡箍22上。支撑板21还具有装配中空液压缸I的部件，例如以多个箍件将中空液压缸I固定在支撑板21上。借助上述结构，通过松开抱紧在支撑柱31上的抱箍24，将中空液压缸I调整到需要的高度后，然后再紧上抱箍24便可完成中空液压缸I的高度调整。通过松开抱紧在固定轴23上的卡箍22，将中空液压缸I调整到需要的角度后，然后再紧上卡箍22便可完成中空液压缸I的角度调整。如图I所示，并参照图3至图5，中空液压缸I为现有中空式液压缸，其内腔可供锚杆5或拉杆芽套于其中，中空液压缸I后端为中空活塞杆14,活塞杆14的最后端为Iv顶端件13，顶端件13可固定拉杆(现有产品，不再赘述)，而拉杆则固定连接于欲拉拔的锚杆5外端。中空液压缸I运作时，中空液压缸I前端套装在欲拉拔的锚杆5外，活塞杆14以顶端件13连接拉杆，以拉杆拉拔锚杆5，使其进入中空液压缸I内的中空部中，直至完成拉拔。如图I所示，中空液压缸I通过液压管15与液压泵10连接。为便于携行，液压泵10优选为手动液压泵。在本发明的另一优选实施方式中，还可使用气动液压泵驱动中空液压缸1，使用管道内的压缩空气作动力源，工作可靠，使用寿命长，维护方便，噪音低。液压泵10具有手柄11及压力显示装置12。通过观察压力显示装置12的读数，便可获知中空液压缸I内的压力，再结合中空液压缸I中活塞的横截面积参数，即可计算出中空液压缸I的张拉力。压力显示装置12还内置有参数计算�？楹褪荽娲⒛？�。参数计算�？楦葜锌找貉垢譏腔体内液压油的实时压力，并结合中空液压缸I的活塞横截面积，计算出中空液压缸I的实时张拉力。存储�？橛糜诖娲⒓觳夂阕璐蟊湫蚊说氖凳辈问ü萁涌诳煞奖愕汲鼋姓砗头治觥Ｈ缤糏所示，为了便于中空液压缸I的安装，支撑柱31上较佳还安装有升降装置，本实施例中升降装置为一种轻型卷扬机。升降装置包括手动卷收器41、绳索43及定滑轮44。定滑轮44能过支座吊装在支撑柱31顶端。卷收器41枢接于支撑柱31底部，其一侧固定有操作柄42，当然卷收器41还应选用限动开关，以保证操作的可控和安全性。绳索43一端配置于卷收器41，另一端绕过定滑轮44并连接于中空液压缸1，以定滑轮44为升降装置的上部支点。如此，通过操作柄42能控制卷收器41，卷起或放开绳索43，能较省力的完成提起或放下中空液压缸I。在调整中空液压缸I高度时，便能以升降装置提起中空液压缸I，从而减少操作人员的工作强度，还能作为安全上的保证。如图1，并参照图3至图5，本发明拉拔机的使用方法，具体步骤为
一、立起双柱支架3。先将支撑柱31和定位柱32用连接架33 (如图I所示)进行连接，然后将其移动到待测试恒阻锚杆5附近，并旋转支撑柱31下的螺旋部35，使得支撑柱31顶部顶紧岩壁。二、旋转定位柱32，使定位柱32和支撑柱31与待拉拔检测的锚杆5在同一直线上；这时还应该注意定位柱32的旋转方向，尽量通过旋转定位柱32旋紧支撑柱31的底座36。三、调节定位柱32的底座36，将定位柱32支撑于巷道内；四、操作卷收器41的操作柄42，将中空液压缸I及旋转座2调节到待测试恒阻锚杆端部附近，通过拆装旋转座2将中空液压缸I调整至对应待拉拔检测锚杆5的位置；五、调整中空液压缸I装配于固定轴23的角度，使其对应待拉拔检测锚杆5的角度。将卡箍22的螺栓拧松到一个合适的程度，使支撑板21与卡箍22绕着固定轴23转动，直到中空液压缸I的端部对准待测试恒阻锚杆5的端部，图3至图5分别为测试水平、倾斜和垂直位置的恒阻锚杆5的示意图。六、操作液压泵10利用中空液压缸I拉拔锚杆5。将一定制的拉拔连杆穿入中空液压缸I的空腔内，一端与恒阻锚杆5外端连接,另一端伸出中空液压缸I的活塞杆14的顶端13，中空液压缸I底端抵顶在待测的恒阻锚杆5的托盘上后，固定好拉拔连杆所伸出中空液压缸I的一端。最后操作液压泵10上面的手柄11，驱动中空液压缸1，从而缓慢的拉拔恒阻锚杆5，同时计算并记录各项测试数据。综上所述，本发明通过升降装置、旋转装置可简单、方便地调节中空液压缸的位置，并采用手动液压泵进行加载，实现了大位移拉拔量程、高拉拔荷载，解决了现有锚杆拉拔机不能满足恒阻锚杆在井下巷道支护工程检测需要的问题。由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
权利要求
1.一种恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，包括能支撑于巷道内的支撑柱，套装在所述支撑柱上的抱箍，装配于所述抱箍的旋转座，能拉拔锚杆的中空液压缸，以及驱动所述中空液压缸的液压泵；所述支撑柱长度可调整，其两端能顶紧在所述巷道两相对的底面和顶面上；所述抱箍可拆装的安装于所述支撑柱的不同位置上，所述旋转座能在不同旋转角度上固定于所述抱箍；所述中空液压缸与所述液压泵连接，所述中空液压缸装配于所述旋转座上。
2.根据权利要求I所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，还包括平行于所述支撑柱的定位柱；所述支撑柱长度可调整，所述支撑柱和定位柱的底部具有连接二者的底部连接架。
3.根据权利要求2所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，所述抱箍具有一个垂直于所述支撑柱的固定轴，所述固定轴与所述抱箍为一体成型，所述旋转座通过所述固定轴在不同旋转角度上固定于所述抱箍。
4.根据权利要求3所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，所述旋转座具有支撑板及卡箍，所述卡箍能在不同旋转角度上装配于所述固定轴，所述支撑板固定于所述卡箍，所述中空液压缸装配于所述支撑板上。
5.根据权利要求4所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，所述支撑柱还安装有升降装置，所述升降装置为轻型卷扬机；所述升降装置包括卷收器、绳索及定滑轮；所述定滑轮固定在所述支撑柱顶端；所述卷收器枢接于所述支撑柱底部；所述绳索一端配置于所述卷收器，另一端绕过所述定滑轮并连接于所述中空液压缸，所述绳索以所述定滑轮为上部支点。
6.根据权利要求I至5任一项所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，所述液压泵为手动液压泵，所述液压泵通过液压管连接到所述中空液压缸。
7.根据权利要求2至5任一项所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，所述支撑柱和定位柱底部都分别具有高度调整脚件，所述高度调整脚件包括螺旋部和固定于所述螺旋部底部的底座；所述螺旋部的上部为外螺纹部，下部为能受外力驱动而产生自转的施力部；所述支撑柱和定位柱底端中空，且均具有配合所述外螺纹部的内螺纹。
8.根据权利要求7所述的恒阻锚杆大位移拉拔机，其特征在于，所述支撑柱和定位柱的顶部具有连接二者的顶部连接架，所述连接架通过紧固件固装在所述支撑柱和定位柱上，所述顶部连接架和所述底部连接架为桁架式结构。
9.一种如权利要求7或8所述拉拔机的使用方法，其特征在于，包括步骤一、立起所述支撑柱和定位柱，调节所述支撑柱的调整脚件，将所述支撑柱支撑于巷道内；二、旋转所述定位柱，使所述定位柱和支撑柱与待拉拔检测的锚杆在同一平面内；三、调节所述定位柱的调整脚件，将所述定位柱支撑于巷道内；四、通过安装所述抱箍将所述旋转座调整至对应待拉拔检测锚杆的位置；五、调整所述旋转座装配于所述抱箍固定轴的角度，使所述旋转座对应待拉拔检测锚杆的角度；六、操作所述液压泵利用所述中空液压缸拉拔所述锚杆。
10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述步骤二中，通过旋转所述定位柱旋紧所述支撑柱调整脚件。
全文摘要
本发明提供一种恒阻锚杆大位移拉拔机及其使用方法，包括能支撑于巷道内的支撑柱，套装在所述支撑柱上的抱箍，装配于所述抱箍的旋转座，能拉拔锚杆的中空液压缸，以及驱动所述中空液压缸的液压泵；所述支撑柱长度可调整，其两端能顶紧在所述巷道两相对的底面和顶面上；所述抱箍可拆装的安装于所述支撑柱的不同位置上，所述旋转座能在不同旋转角度上固定于所述抱箍；所述中空液压缸与所述液压泵连接，所述中空液压缸装配于所述旋转座上。为一种位移量程大、承载力高、结构简单、移动方便、操作灵活、运输安全可靠的恒阻锚杆大位移拉拔机。
文档编号G01N3/10GK102944477SQ20121044866
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者孙晓明, 何满潮, 袁越 申请人:中国矿业大学(北京)
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