阅读说明：本技术 一种锚杆预应力智能化快速施加方法 (Intelligent and rapid application method for prestress of anchor rod ) 是由 郑西贵 吕勃翰 刘怀东 陈思卫 董亚男 田芳雪 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锚杆预应力智能化快速施加方法,步骤如下：S1：通过对所支护的巷道进行现场实际观测,确定出预警力锚杆的预警力大小；S2：安装恒阻液压千斤顶,同时液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶进行注液；S3：设置检测管道的压力阀的阈值,恒阻液压千斤顶根据压力阀的阈值,向检测管道内注入乳化液,并通过检测管道内的流量传感器对检测管道内的乳化液进行监测；S4：根据流量传感器的监测结果,确定出锚杆上施加的预应力,并将确定出的锚杆上施加的预应力与预警力进行比较,同时根据比较结果,确定出液压泵是否继续向恒阻液压千斤顶进行注液。本发明的智能化施加方法不仅可靠性高、效率高,同时还符合当前设备智能化的发展趋势。(The invention discloses an intelligent and rapid prestress application method for an anchor rod, which comprises the following steps: s1: the early warning force of the early warning force anchor rod is determined by carrying out on-site actual observation on a supported roadway; s2: installing a constant-resistance hydraulic jack, and simultaneously injecting liquid into the constant-resistance hydraulic jack by a hydraulic pump through a liquid injection pipeline; s3: setting a threshold value of a pressure valve of a detection pipeline, injecting emulsion into the detection pipeline by the constant-resistance hydraulic jack according to the threshold value of the pressure valve, and monitoring the emulsion in the detection pipeline through a flow sensor in the detection pipeline; s4: and determining the prestress applied to the anchor rod according to the monitoring result of the flow sensor, comparing the determined prestress applied to the anchor rod with the early warning force, and determining whether the hydraulic pump continues to inject liquid to the constant-resistance hydraulic jack or not according to the comparison result. The intelligent application method of the invention has high reliability and high efficiency, and simultaneously conforms to the development trend of the intellectualization of the current equipment.)

一种锚杆预应力智能化快速施加方法

技术领域

本发明涉及新型预应力锚杆技术领域，尤其涉及一种锚杆预应力智能化快速施加方法。

背景技术

深部矿井开采的巷道受动压影响剧烈，为了减少动压留巷巷道在掘进期间受高地应力发生的巷道变形、顶板受到基本顶回转引起的不均匀沉降而发生的层间错动,应采用高预应力锚杆支护。而现今的锚杆预应力施加方法大致过程为：工控制张拉装置，对锚杆施加拉力，或通过螺母向锚杆施加扭矩，再等待锚固剂凝固或焊接形成预应力锚杆。传统的方法因需要控制预应力大小和等待锚固剂凝固和控制预应力大小费时且效率低，对工人技术要求高，可靠性低，无法适应现今掘进面智能化的推进，特别是现今开采深度的不断加大，人工操作难度增大。

发明内容

发明目的：针对在减少动压留巷巷道在掘进期间受高地应力发生的巷道变形、顶板受到基本顶回转引起的不均匀沉降而发生的层间错动过程中，需要控制预应力大小和等待锚固剂凝固和控制预应力大小，不仅费时且效率低的问题，本发明提出一种锚杆预应力智能化快速施加方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锚杆预应力智能化快速施加方法，所述智能化快速施加方法具体包括如下步骤：

S1：通过对所支护的巷道进行现场实际观测，确定出预警力锚杆的预警力大小；

S2：在每台锚杆上均安装已有基础油压值的恒阻液压千斤顶，同时液压泵通过注液管道向所述恒阻液压千斤顶进行注液；

S3：设置检测管道的压力阀的阈值，所述恒阻液压千斤顶根据压力阀的阈值，向所述检测管道内注入乳化液，并通过所述检测管道内的流量传感器对检测管道内的乳化液进行监测；

S4：根据所述流量传感器的监测结果，判断出所述锚杆上施加的预应力，并将所述确定出的锚杆上施加的预应力与预警力进行比较，同时根据所述比较结果，确定出所述液压泵是否继续向恒阻液压千斤顶进行注液。

更进一步地讲，在所述步骤S2中，在每台所述锚杆上均安装已有基础油压值的恒阻液压千斤顶，具体为：

钻锚机钻孔后将所述锚杆***钻孔中，并通过端头的树脂药卷锚固剂进行固定，再将所述恒阻液压千斤顶的上托板从自由端套入锚杆中，将所述恒阻液压千斤顶从自由端套入，将所述恒阻液压千斤顶的下托板从自由端套入，然后将螺母从自由端套入，最后拧转螺母使上托板、恒阻液压千斤顶、下托板三者进行接触，同时将所述液压泵的注液管道与恒阻液压千斤顶的注液接口进行连接。

更进一步地讲，在所述步骤S2中，所述液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶进行注液，具体为：

按下控制开关的启动按键，所述控制开关中的单片机向控制电路中输入高电平，所述控制开关处于闭合状态，同时所述液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶进行注液。

更进一步地讲，在所述步骤S3中，所述检测管道的压力阀的阈值设置为恒阻液压千斤顶工作阻力的80％。

更进一步地讲，所述恒阻液压千斤顶工作阻力根据所支护巷道的实际围岩特性与顶板下沉速率，通过现场实际测量进行确定。

更进一步地讲，在所述步骤S3中，通过所述检测管道内的流量传感器对检测管道内的乳化液进行监测，具体如下：

S3.1：根据所述恒阻液压千斤顶工作阻力，设置所述检测管道的压力阀的阈值；

S3.2：通过向所述恒阻液压千斤顶中进行注液，增加所述恒阻液压千斤顶的压力，直至所述恒阻液压千斤顶的压力达到压力阀的阈值，打开所述检测管道的压力阀，所述乳化液通过打开的压力阀流向检测管道内；

S3.3：所述流量传感器对进入检测管道内的乳化液进行监测。

更进一步地讲，在所述步骤S4中，判断出所述液压泵是否继续向恒阻液压千斤顶进行注液，具体为：

当所述流量传感器监测到检测管道内的乳化液时，所述流量传感器通过无线WIFI将流量信号传输至控制开关中的单片机中，所述单片机向控制电路中输入低电平，同时所述液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶停止注液；

当所述流量传感器未监测到检测管道内的乳化液时，所述流量传感器向控制开关中的单片机输入低电平，所述单片机向控制电路中输入高电平，同时所述液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶继续注液。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)本发明的智能化施加方法通过电动液压泵对设置在锚杆自由端的千斤顶增加液压，从而能够在围岩壁和托盘之间由于相互作用力后形成高预应力锚杆，其中液压泵能够提供稳定的动力源，从而可以精准控制施加预应力的大小，且达到预应力大小后，可以通过流量传感器和电动液压泵间WIFI信号传输，即可智能结束作业，无需其他等待时间，故本发明的施加方法不仅可靠性高、效率高，同时还符合当前设备智能化的发展趋势；

(2)本发明的智能化施加方法工作流程简单，使用方便，施加预应力快速，且能够有效控制围岩变形离层，有效减少掘进巷道支护时间，加快了巷道推进速度，从而能够更快的获得经济效益，符合当今智能化、经济绿色的发展趋势。

附图说明

图1是本发明智能化快速施加方法的流程示意图；

图2是本发明的平面布置结构示意图；

图3是本发明的控制开关工作流程图；

图中标号对应的部件名称：

1、树脂药卷；2、杆体；3、上托板；4、恒阻液压千斤顶；5、下托板；6、螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

实施例1

参考图1、图2和图3，本实施例提供了一种锚杆预应力智能化快速施加方法，该智能化快速施加方法具体包括如下步骤：

步骤S1：通过对所支护的巷道进行现场实际观测，确定出预警力锚杆的预警力大小。

步骤S2：在每台锚杆上均安装一个已有基础油压值的恒阻液压千斤顶4，即在上托板3和下托板5之间安装一个恒阻液压千斤顶4，具体为：

钻锚机钻孔后将锚杆杆体2***钻孔中，并通过端头的树脂药卷1锚固剂进行固定，再将恒阻液压千斤顶4的上托板3从自由端套入锚杆中，将恒阻液压千斤顶4从自由端套入，将恒阻液压千斤顶4的下托板5从自由端套入，然后将螺母6从自由端套入，最后拧转螺母6使上托板3、恒阻液压千斤顶4、下托板5三者进行接触，同时将液压泵的注液管道与恒阻液压千斤顶4的注液接口进行连接。

在本实施例中，恒阻液压千斤顶4的进液口通过注液管道与锚杆钻机的液压泵进行相连，同时在注液管道处安装压力三向阀，在检测管道内安装流量传感器，在液压泵的电机配电箱中安装控制开关。

具体地讲，恒阻液压千斤顶4是用于给锚杆施加预应力的装置，在锚杆端部锚固后，液压泵可以向恒阻液压千斤顶4内进行注液，从而使恒阻液压千斤顶4伸长，但是由于巷道顶板与托盘会限制恒阻液压千斤顶4的伸长运动，从而在巷道顶板、恒阻液压千斤顶4和托盘三者之间的相互作用下，可以达到恒阻液压千斤顶4对锚杆施加预应力的目的。

在将恒阻液压千斤顶4安装完成后，液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶4进行注液，具体为：

通过按工作人员按下控制开关的启动按键，控制开关中的单片机向控制电路中输入高电平，此时控制开关处于闭合状态，同时液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶4进行注液。

在本实施例中，在液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶4进行注液前，锚固自由端的所有装置均要接触良好且接触稳定，这是为了保证在向恒阻液压千斤顶4进行注液，施加锚杆预应力的过程中，恒阻液压千斤顶4的平衡稳定，同时也要保证恒阻液压千斤顶4有一定伸长的空间。

具体地讲，控制开关是连接流量传感器与液压泵电机的装置。单片机可以接收流量传感器信号，并对其进行分析。其中若判断锚杆未达到预应力，则控制开关通电，液压泵继续向恒阻液压千斤顶4进行注液，通过增大恒阻液压千斤顶4的长度增大锚杆预锚力。若判断锚杆达到预应力，则控制开关断电，液压泵停止向恒阻液压千斤顶4进行注液。控制开关上安装有启动与急停按键，用于启动液压泵和特殊情况下操作人员及时手动将其断电。

步骤S3：设置检测管道的压力阀的阈值，恒阻液压千斤顶4根据压力阀的阈值，向检测管道内注入乳化液，并通过检测管道内的流量传感器对检测管道内的乳化液进行监测，具体如下：

步骤S3.1：根据恒阻液压千斤顶4工作阻力，设置检测管道的压力阀的阈值。在本实施例中，检测管道的压力阀的阈值设置为恒阻液压千斤顶4工作阻力的80％。其中恒阻液压千斤顶4的工作阻力根据所支护巷道的实际围岩特性与顶板下沉速率，通过现场实际测量进行确定。

具体地讲，恒阻液压千斤顶4应含油缸最大容积80％的乳化液，这是为了适应后期上托板3的下沉，并使其具有让压功能。

步骤S3.2：由于检测管道的压力阀的阈值设置为恒阻液压千斤顶4工作阻力的80％，从而通过向恒阻液压千斤顶4中进行注液的过程中，可以增加恒阻液压千斤顶4的压力，当恒阻液压千斤顶4的压力达到压力阀的阈值时，检测管道的压力阀将会打开，此时乳化液从管道接口进入泵站管道，通过经过打开的压力阀流向检测管道内。

步骤S3.3：由于检测管道内设置有流量传感器，从而在乳化液经过打开的压力阀流向检测管道内后，流量传感器可以对进入检测管道内的乳化液进行监测。

步骤S4：根据流量传感器的监测结果，判断出锚杆上施加的预应力，并将确定出的锚杆上施加的预应力与预警力进行比较，同时根据比较结果，确定出液压泵是否继续向恒阻液压千斤顶4进行注液。其中流量传感器通过无线WIFI将流量信号无线传输至液压泵电机控制开关中的单片机中，当锚杆未达到预应力时，检测管道内的压力阀处于关闭状态，乳化液不能通过检测管道，流量传感器向单片机输入数字信号“0”。相反地，当锚杆达到预应力时，液压管路中的乳化液压力达到压力阀阈值，压力阀打开，流量传感器监测到乳化液，并向单片机输入数字信号“1”。具体过程为：

当流量传感器监测到检测管道内的乳化液时，流量传感器通过无线WIFI将流量信号传输至控制开关中的单片机中，单片机向控制电路中输入低电平，同时液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶4停止注液。具体地讲，在恒阻液压千斤顶4进行注液的过程中，恒阻液压千斤顶4的高度逐渐增大，但是由于上托板3和下托板5之间的相对位置是固定的，从而会限制恒阻液压千斤顶4的的伸长，因此上托板3受到锚固端与恒阻液压千斤顶4的压力不断增大，进而锚杆的预应力也不断增大。值得注意的是，当锚杆的预应力达到预警力时，液压管道中乳化液压力会达到检测管道中压力阀的阈值，此时压力阀会打开，由于检测管道内压力较小，从而乳化液会流入检测管道内。当检测管道中的流量传感器监测到乳化液后，会将流量信号传输至控制开关中的单片机中，即流量传感器向单片机输入数字信号“1”。单片机接收到流量信号后，即可判断锚杆已经达到预警力，并向控制电路输入低电平，断开控制开关，同时液压泵停止注液。

当流量传感器未监测到检测管道内的乳化液时，流量传感器向控制开关中的单片机输入低电平，单片机向控制电路中输入高电平，同时液压泵通过注液管道向恒阻液压千斤顶4继续注液。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。