锚杆支护无损检测实验台设计

贺心燕

(山西大同大学 煤炭工程学院，山西 大同 037003)

煤炭在我国能源结构和一次能源消费中都占据相当大的比重，并且据估计，其开采量和使用量在未来很长一段时间内会基本维持稳定。我国煤矿基本属于井工矿，大量井下巷道需要支护，目前大部分矿井锚杆支护的比例已经达到90%以上[1-3]。锚杆锚固方式的锚固界面拉脱失效和锚杆的拉断失效是锚杆支护失效的主要形式，保证锚杆的强度质量及锚固方式和参数是保障锚固质量前提，因此锚固前对锚杆锚固进行实验室无损检测来研究和选择锚固方式和参数显得非常重要[4-6]。

现有的检测实验台可仿真煤矿现场锚杆锚固情况，对锚固好的锚杆进行无损检测，并校验无损检测的准确度。但是在实际使用过程中，现有的检测实验台不方便运送锚杆，检测人员通过梯道登上检测台后，需要的锚杆通常由台下的人运送给台上检测人员，这种方式即费力又不安全，容易出现危险[7]。针对现有技术的不足，本文设计了一种煤矿巷道锚杆支护无损检测实验台，具备方便运送锚杆的优点，解决了现有的检测实验台不方便运送锚杆以及检测过程费力且存在安全隐患的问题。

1 锚杆支护无损检测实验台结构组成

如图1所示，该煤矿巷道锚杆支护无损检测实验台，包括台基、加压箱、爬梯、安装块、电机、转轮、链条、转动机构、活动轮、支撑板、安装架、第一槽、第二槽、连接块、运送板、活动块、液压推杆和固定块。台基的顶部固定连接有加压箱，台基的正面固定连接有爬梯，台基与安装块固定连接，安装块的顶部固定连接有电机，电机的输出轴固定连接有转轮，转轮的外部与链条的一端固定连接，台基的左侧固定连接有转动机构，转动机构的外部与链条相接触，链条的外部与活动轮相接触，活动轮与支撑板活动连接，支撑板与安装架固定连接，安装架与固定块固定连接，固定块与台基固定连接，安装架朝向运送板的一面开设有第一槽，安装架朝向运送板的一面开设有数量为两个且分别位于第一槽左右两侧的第二槽，链条远离转轮的一端活动连接有连接块，连接块与运送板固定连接，运送板的底部固定连接有与第一槽内部以及第二槽内部相接触的活动块，运送板的底部放置有液压推杆。

图1 锚杆支护无损检测实验台结构示意图Fig. 1 Structural diagram of nondestructive testing platform for bolt support1. 台基 2. 加压箱 3. 爬梯 4. 安装块 5. 电机 6. 转轮7. 链条 8. 转动机构 9. 活动轮 10. 支撑板 11. 安装架12. 第一槽 13. 第二槽 14. 连接块 15. 运送板 16. 活动块17. 液压推杆 18. 固定块

安装架的数量为两个，固定块的数量为六个，且同一安装架与三个相应的固定块相连。

转动机构包括轮体和轴体，轮体与轴体活动连接，轴体与台基固定连接。

安装架的高度大于台基的高度，运送板的厚度大于五厘米。

如图2所示，活动块包括基体、主滑块和侧滑块，基体的正面和背面均固定连接有与第一槽相匹配的主滑块，基体的正面和背面均固定连接有与第二槽相匹配的侧滑块。活动轮的尺寸小于转轮的尺寸，支撑板包括固定板和固定轴，固定轴与活动轮活动连接，固定轴与固定板固定连接。

图2 运送板与活动块的连接结构示意图Fig. 2 Schematic diagram of connection structure between transport plate and movable block7. 链条 11. 安装架 12. 第一槽 13. 第二槽14. 连接块 15. 运送板 16. 活动块

2 实验台结构原理及工作过程

该煤矿巷道锚杆支护无损检测实验台的台基顶部固定连接有加压箱，台基的正面固定连接有爬梯，台基与安装块固定连接，安装块的顶部固定连接有电机，电机的型号可为D180M-O1600308-E，电机支持正反转，方便后续放下运送板，电机的输出轴固定连接有转轮，转轮的外部与链条的一端固定连接。

台基的左侧固定连接有转动机构，转动机构包括轮体和轴体，轮体与轴体活动连接，轴体与台基固定连接，转动机构的外部与链条相接触。再向上方链条的外部与活动轮相接触，活动轮与支撑板活动连接，活动轮的尺寸小于转轮的尺寸。支撑板包括固定板和固定轴，固定轴与活动轮活动连接，固定轴与固定板固定连接，支撑板与安装架固定连接，安装架与固定块固定连接。

安装架的数量为两个，固定块的数量为六个，且同一安装架与三个相应的固定块相连，固定块与台基固定连接。安装架朝向运送板的一面开设有第一槽，安装架的高度大于台基的高度，运送板的厚度大于五厘米。如图2所示，安装架朝向运送板的一面开设有数量为两个且分别位于第一槽左右两侧的第二槽，链条远离转轮的一端活动连接有连接块，连接块与运送板固定连接，运送板的底部固定连接有与第一槽内部以及第二槽内部相接触的活动块，活动块包括基体、主滑块和侧滑块，基体的正面和背面均固定连接有与第一槽相匹配的主滑块，基体的正面和背面均固定连接有与第二槽相匹配的侧滑块。

运送板的底部放置有液压推杆，液压推杆的型号可为ROB32-16-50FA，液压推杆不与运送板相连，两者仅为接触关系，用以在起步阶段确保运送板获得足够的向上的力和速度，更好地向上移动，将锚杆放置在运送板上，随后启动液压推杆和电机，由液压推杆向上推动运送板提供初始动力，另一边电机的输出轴带动转轮转动并将链条持续缠绕在其外部，链条沿着转动机构和活动轮的外部进行移动，链条通过连接块向上拉动运送板，且运送板下方的活动块配合着第一槽和第二槽向上移动，实现运送锚杆由实验台下运送至台上。

3 实验台使用效果分析

该煤矿巷道锚杆支护无损检测实验台的锚杆运输装置动力由液压推杆和电机共同提供，将锚杆放置在运送板上，然后先后启动液压推杆和电机，开始的一小段时间内所需推力很大，先启动的液压推杆装置向上推动运送板提供起步推力和加速的初始动力，可以防止电机损毁，稍后启动的电机由输出轴带动转轮转动并将链条持续缠绕在其外部，链条沿着转动机构和活动轮的外部进行移动，并通过连接块向上拉动运送板，运送板下方的活动块配合着第一槽和第二槽向上移动。整个运送过程连续、稳定，实现了方便运送锚杆的目的，更加省力，而且更为安全可靠。

4 结论

(1)设计的煤矿巷道锚杆支护无损检测实验台可以实现锚杆台上台下之间的机械输送，省时省力，效率较高；(2)该实验台省去了人工搬运锚杆的操作，节约人力成本，避免了人员在操作过程中的人身风险；(3)该实验台设计的液压推杆为锚杆运输提供最初的动力，避免启动过程电机的损坏；(4)该实验台主要应用于煤矿巷道锚杆支护无损检测，具有成本低、简易性、高效率及灵活多变等优点，和能够有效避免人员交叉作业、减少锚杆占用空间、 保障人身安全，以及节省人员成本、显著提高经济效益等特点。