錨桿支護無損檢測實驗臺設(shè)計

賀心燕

(山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003)

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)和一次能源消費中都占據(jù)相當(dāng)大的比重，并且據(jù)估計，其開采量和使用量在未來很長一段時間內(nèi)會基本維持穩(wěn)定。我國煤礦基本屬于井工礦，大量井下巷道需要支護，目前大部分礦井錨桿支護的比例已經(jīng)達到90%以上[1-3]。錨桿錨固方式的錨固界面拉脫失效和錨桿的拉斷失效是錨桿支護失效的主要形式，保證錨桿的強度質(zhì)量及錨固方式和參數(shù)是保障錨固質(zhì)量前提，因此錨固前對錨桿錨固進行實驗室無損檢測來研究和選擇錨固方式和參數(shù)顯得非常重要[4-6]。

現(xiàn)有的檢測實驗臺可仿真煤礦現(xiàn)場錨桿錨固情況，對錨固好的錨桿進行無損檢測，并校驗無損檢測的準確度。但是在實際使用過程中，現(xiàn)有的檢測實驗臺不方便運送錨桿，檢測人員通過梯道登上檢測臺后，需要的錨桿通常由臺下的人運送給臺上檢測人員，這種方式即費力又不安全，容易出現(xiàn)危險[7]。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文設(shè)計了一種煤礦巷道錨桿支護無損檢測實驗臺，具備方便運送錨桿的優(yōu)點，解決了現(xiàn)有的檢測實驗臺不方便運送錨桿以及檢測過程費力且存在安全隱患的問題。

1 錨桿支護無損檢測實驗臺結(jié)構(gòu)組成

如圖1所示，該煤礦巷道錨桿支護無損檢測實驗臺，包括臺基、加壓箱、爬梯、安裝塊、電機、轉(zhuǎn)輪、鏈條、轉(zhuǎn)動機構(gòu)、活動輪、支撐板、安裝架、第一槽、第二槽、連接塊、運送板、活動塊、液壓推桿和固定塊。臺基的頂部固定連接有加壓箱，臺基的正面固定連接有爬梯，臺基與安裝塊固定連接，安裝塊的頂部固定連接有電機，電機的輸出軸固定連接有轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的外部與鏈條的一端固定連接，臺基的左側(cè)固定連接有轉(zhuǎn)動機構(gòu)，轉(zhuǎn)動機構(gòu)的外部與鏈條相接觸，鏈條的外部與活動輪相接觸，活動輪與支撐板活動連接，支撐板與安裝架固定連接，安裝架與固定塊固定連接，固定塊與臺基固定連接，安裝架朝向運送板的一面開設(shè)有第一槽，安裝架朝向運送板的一面開設(shè)有數(shù)量為兩個且分別位于第一槽左右兩側(cè)的第二槽，鏈條遠離轉(zhuǎn)輪的一端活動連接有連接塊，連接塊與運送板固定連接，運送板的底部固定連接有與第一槽內(nèi)部以及第二槽內(nèi)部相接觸的活動塊，運送板的底部放置有液壓推桿。

圖1 錨桿支護無損檢測實驗臺結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Structural diagram of nondestructive testing platform for bolt support1. 臺基 2. 加壓箱 3. 爬梯 4. 安裝塊 5. 電機 6. 轉(zhuǎn)輪7. 鏈條 8. 轉(zhuǎn)動機構(gòu) 9. 活動輪 10. 支撐板 11. 安裝架12. 第一槽 13. 第二槽 14. 連接塊 15. 運送板 16. 活動塊17. 液壓推桿 18. 固定塊

安裝架的數(shù)量為兩個，固定塊的數(shù)量為六個，且同一安裝架與三個相應(yīng)的固定塊相連。

轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括輪體和軸體，輪體與軸體活動連接，軸體與臺基固定連接。

安裝架的高度大于臺基的高度，運送板的厚度大于五厘米。

如圖2所示，活動塊包括基體、主滑塊和側(cè)滑塊，基體的正面和背面均固定連接有與第一槽相匹配的主滑塊，基體的正面和背面均固定連接有與第二槽相匹配的側(cè)滑塊。活動輪的尺寸小于轉(zhuǎn)輪的尺寸，支撐板包括固定板和固定軸，固定軸與活動輪活動連接，固定軸與固定板固定連接。

圖2 運送板與活動塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2 Schematic diagram of connection structure between transport plate and movable block7. 鏈條 11. 安裝架 12. 第一槽 13. 第二槽14. 連接塊 15. 運送板 16. 活動塊

2 實驗臺結(jié)構(gòu)原理及工作過程

該煤礦巷道錨桿支護無損檢測實驗臺的臺基頂部固定連接有加壓箱，臺基的正面固定連接有爬梯，臺基與安裝塊固定連接，安裝塊的頂部固定連接有電機，電機的型號可為D180M-O1600308-E，電機支持正反轉(zhuǎn)，方便后續(xù)放下運送板，電機的輸出軸固定連接有轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的外部與鏈條的一端固定連接。

臺基的左側(cè)固定連接有轉(zhuǎn)動機構(gòu)，轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括輪體和軸體，輪體與軸體活動連接，軸體與臺基固定連接，轉(zhuǎn)動機構(gòu)的外部與鏈條相接觸。再向上方鏈條的外部與活動輪相接觸，活動輪與支撐板活動連接，活動輪的尺寸小于轉(zhuǎn)輪的尺寸。支撐板包括固定板和固定軸，固定軸與活動輪活動連接，固定軸與固定板固定連接，支撐板與安裝架固定連接，安裝架與固定塊固定連接。

安裝架的數(shù)量為兩個，固定塊的數(shù)量為六個，且同一安裝架與三個相應(yīng)的固定塊相連，固定塊與臺基固定連接。安裝架朝向運送板的一面開設(shè)有第一槽，安裝架的高度大于臺基的高度，運送板的厚度大于五厘米。如圖2所示，安裝架朝向運送板的一面開設(shè)有數(shù)量為兩個且分別位于第一槽左右兩側(cè)的第二槽，鏈條遠離轉(zhuǎn)輪的一端活動連接有連接塊，連接塊與運送板固定連接，運送板的底部固定連接有與第一槽內(nèi)部以及第二槽內(nèi)部相接觸的活動塊，活動塊包括基體、主滑塊和側(cè)滑塊，基體的正面和背面均固定連接有與第一槽相匹配的主滑塊，基體的正面和背面均固定連接有與第二槽相匹配的側(cè)滑塊。

運送板的底部放置有液壓推桿，液壓推桿的型號可為ROB32-16-50FA，液壓推桿不與運送板相連，兩者僅為接觸關(guān)系，用以在起步階段確保運送板獲得足夠的向上的力和速度，更好地向上移動，將錨桿放置在運送板上，隨后啟動液壓推桿和電機，由液壓推桿向上推動運送板提供初始動力，另一邊電機的輸出軸帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動并將鏈條持續(xù)纏繞在其外部，鏈條沿著轉(zhuǎn)動機構(gòu)和活動輪的外部進行移動，鏈條通過連接塊向上拉動運送板，且運送板下方的活動塊配合著第一槽和第二槽向上移動，實現(xiàn)運送錨桿由實驗臺下運送至臺上。

3 實驗臺使用效果分析

該煤礦巷道錨桿支護無損檢測實驗臺的錨桿運輸裝置動力由液壓推桿和電機共同提供，將錨桿放置在運送板上，然后先后啟動液壓推桿和電機，開始的一小段時間內(nèi)所需推力很大，先啟動的液壓推桿裝置向上推動運送板提供起步推力和加速的初始動力，可以防止電機損毀，稍后啟動的電機由輸出軸帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動并將鏈條持續(xù)纏繞在其外部，鏈條沿著轉(zhuǎn)動機構(gòu)和活動輪的外部進行移動，并通過連接塊向上拉動運送板，運送板下方的活動塊配合著第一槽和第二槽向上移動。整個運送過程連續(xù)、穩(wěn)定，實現(xiàn)了方便運送錨桿的目的，更加省力，而且更為安全可靠。

4 結(jié)論

(1)設(shè)計的煤礦巷道錨桿支護無損檢測實驗臺可以實現(xiàn)錨桿臺上臺下之間的機械輸送，省時省力，效率較高；(2)該實驗臺省去了人工搬運錨桿的操作，節(jié)約人力成本，避免了人員在操作過程中的人身風(fēng)險；(3)該實驗臺設(shè)計的液壓推桿為錨桿運輸提供最初的動力，避免啟動過程電機的損壞；(4)該實驗臺主要應(yīng)用于煤礦巷道錨桿支護無損檢測，具有成本低、簡易性、高效率及靈活多變等優(yōu)點，和能夠有效避免人員交叉作業(yè)、減少錨桿占用空間、 保障人身安全，以及節(jié)省人員成本、顯著提高經(jīng)濟效益等特點。