锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种顶板离层观测教学装置及方法，尤其是一种适用于在锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置及方法。
【背景技术】
[0002]在我国的巷道支护中，普遍采用锚杆锚索联合支护的方式，锚杆的作用是及时支护和加固巷道周围浅部围岩，来提高围岩的整体承载能力和自身稳定性。通过对锚索施加预紧力，可以进一步提高锚杆支护的支护强度，使围岩变形破坏得到控制；当围岩的破坏范围超过锚杆的锚固长度时，通过预紧力锚索的悬吊作用，将顶板松动的岩石悬吊在深部稳定的岩层中，防止顶板失控冒落。现有的顶板离层仪可以分别显示锚杆和锚索长度范围内和锚杆范围外的顶板岩层的离层情况，顶板离层仪可以对顶板离层情况提供直观显示，及时发现顶板失稳的征兆，以避免冒顶事故的发生；同时，顶板离层仪还可以监测岩体变形状况，作为修改、完善锚杆和锚索支护初始设计参数的重要依据。目前，由于现场中使用的顶板离层仪无法进行演示，考虑到矿井的生产安全等问题，技术工作人员无法直观的了解顶板离层仪的工作原理。
【发明内容】
[0003]技术问题:本实用新型的目的是为了表现锚杆锚索联合支护的机理以及顶板离层仪的工作原理，提供了一种结构简单、成本低廉的锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置及使用方法，可细致形象的展示出锚杆锚索联合支护的机理以及顶板离层仪的工作原理。
[0004]技术方案:本实用新型的锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置，包括固定在三脚架上的钢架，所述钢架内侧壁上设有齿条，钢架内设有多块硬质塑料地层模块，多块硬质塑料地层模块由对称设置的钢绞线串接吊挂在钢架上，所述的多块硬质塑料地层模块之间安设有长杆手柄，长杆手柄位于钢架内侧两端的杆体上设有可在钢架内侧壁齿条上移动的齿轮；所述的多块硬质塑料地层模块中心线两侧对称设有将其串接在一起的可伸缩锚索，所述的可伸缩锚索的顶部固定在钢架的顶端，可伸缩锚索的底部依次经钢带、托盘减摩垫片、扭矩螺母固定在最下面一块的硬质塑料地层模块上；所述的可伸缩锚索两侧对称设有可伸缩锚杆，所述可伸缩锚杆的顶部固定在任意两块硬质塑料地层模块之间，可伸缩锚杆的底部依次经钢带、托盘减摩垫片、扭矩螺母固定在最下面一块的硬质塑料地层模块上；所述最下面一块的硬质塑料地层模块中部设有外测筒、固定外测筒的套管，外测筒内套装有内测筒，每层硬质塑料地层模块的底部均设有一个浅部基点锚固器，每个浅部基点锚固器各由一根钢绞线与外测筒相连接，所述钢架中部顶面上设有一个深部基点锚固器，深部基点锚固器通过钢绞线与内测筒相连接。
[0005]所述钢架两侧设有凹槽，硬质塑料地层模块的两端均卡装在钢架两侧的凹槽内。
[0006]所述的多层硬质塑料地层模块为3?8层。
[0007]所述多层硬质塑料地层模块的底端均设有与钢绞线相连的紧固件。
[0008]有益效果:由于采用了上述技术方案，本实用新型提供了安全、简单的演示模型，能充分的演示出锚杆锚索联合支护的机理以及顶板离层的工作原理，在教学实践中也能够让学生更加细致的学习和掌握锚杆锚索联合支护技术以及顶板离层的工作原理。通过不同要求进行多种实验，分别显示锚杆和锚索长度范围内和锚杆范围外的顶板岩层的离层情况，可以对顶板离层情况提供直观显示，有助于研究现场发生顶板失稳的征兆，避免冒顶事故的发生；同时还可以监测岩体变形状况，作为修改、完善锚杆和锚索支护初始设计参数的重要依据。其结构简单，操作的方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图；
[0010]图2是图1中锚杆结构示意图；
[0011]图3是图1中锚索结构示意图；
[0012]图4是图1中硬质塑料地层模块和基点锚固器结构示意图；
[0013]图中:1一钢架；2—齿轮；3—长杆手柄；4一二脚架；5—可伸缩销杆；6—钢带；7—托盘；8—基点锚固器；9一套管；10—外测筒；11 一内测筒；12—减摩垫片；13—扭矩螺母；14一钢绞线；15—可伸缩锚索；16—浅部基点锚固器；17—深部基点锚固器；18—紧固件；19一硬质塑料地层模块。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述:
[0015]本实用新型的锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置，主要由钢架1、齿轮2、长杆手柄3、三脚架4、可伸缩销杆5、钢带6、托盘7、基点销固器8、套管9、外测筒10、内测筒11、减摩垫片12、扭矩螺母13、钢绞线14、可伸缩锚索15、浅部基点锚固器16、深部基点锚固器17、紧固件18、硬质塑料地层模块19组成；钢架1固定在三脚架4上，所述钢架1内侧壁上设有齿条，钢架1内设有多块硬质塑料地层模块19，多块硬质塑料地层模块19由对称设置的钢绞线14串接吊挂在钢架1上，所述的多层硬质塑料地层模块19为3?8层，所述多层硬质塑料地层模块19的底端均设有与钢绞线14相连的紧固件18。所述钢架1两侧设有凹槽，硬质塑料地层模块19的两端均卡装在钢架1两侧的凹槽内。所述的硬质塑料地层模块19表面涂有规范的地层充填图案，来表示不同岩性的地层，多块硬质塑料地层模块19之间安设有长杆手柄3，硬质塑料地层模块19之间通过钢绞线14相互连接在一起，每一层的钢绞线14均缠绕在对应的长杆手柄3的上面，钢绞线14的终端固定在长杆手柄3上面，硬质塑料地层模块19的顶层通过钢绞线14与钢架1相连接，硬质塑料地层模块19的两端均固定在钢架1两侧，每层硬质塑料地层模块19的底端都安设有顶板离层的浅部基点锚固器16，在钢架1上面安设深部基点锚固器17，每个浅部基点锚固器16各用一根钢绞线14与顶板离层仪的外测筒10相连接，深部基点锚固器17通过钢绞线14与顶板离层仪的内测筒11相连接，钢架1通过三脚架4稳固在地面上。长杆手柄3位于钢架1内侧两端的杆体上设有可在钢架1内侧壁齿条上移动的齿轮2 ;所述的多块硬质塑料地层模块19中心线两侧对称设有将其串接在一起的可伸缩锚索15，所述的可伸缩锚索15的顶部固定在钢架I的顶端，可伸缩锚索15的底部依次经钢带6、托盘7减摩垫片12、扭矩螺母13固定在最下面一块的硬质塑料地层模块19上；所述的可伸缩锚索15两侧对称设有可伸缩锚杆5，所述可伸缩锚杆5的顶部固定在任意两块硬质塑料地层模块19之间，可伸缩锚杆5的底部依次经钢带6、托盘7减摩垫片12、扭矩螺母13固定在最下面一块的硬质塑料地层模块19上；所述最下面一块的硬质塑料地层模块19中部设有外测筒10、固定外测筒10的套管9，外测筒10内套装有内测筒11，每层硬质塑料地层模块19的底部均设有一个浅部基点锚固器16，每个浅部基点锚固器16各由一根钢绞线与外测筒10相连接，所述钢架I中部顶面上设有一个深部基点锚固器17，深部基点锚固器17通过钢绞线与内测筒11相连接。
[0016]使用时，摇动长杆手柄3，带动齿轮转动，缠绕在长杆手柄3上面的钢绞线松开，硬质塑料地层模块19开始下沉，带动可伸缩锚杆锚索的变形，即可实现顶板离层的模拟；通过摇动不同位置的长杆手柄3，可以演示出锚杆和锚索联合支护作用的原理；通过测量两个基点同顶板表面相对位移变化，测得顶板总离层(或下沉)量即外测筒读数，相对于深基点锚固范围外的离层量即外测筒读数和内测筒读数的差值，相对于浅基点锚固范围内的离层量即内测筒读数。
【主权项】
1.一种锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置，其特征在于:它包括固定在三脚架(4)上的钢架(1 )，所述钢架(1)内侧壁上设有齿条，钢架(1)内设有多块硬质塑料地层模块(19)，多块硬质塑料地层模块(19)由对称设置的钢绞线(14)串接吊挂在钢架(1)上，所述的多块硬质塑料地层模块(19)之间安设有长杆手柄(3)，长杆手柄(3)位于钢架(1)内侧两端的杆体上设有可在钢架(1)内侧壁齿条上移动的齿轮(2);所述的多块硬质塑料地层模块(19)中心线两侧对称设有将其串接在一起的可伸缩锚索(15)，所述的可伸缩锚索(15)的顶部固定在钢架(1)的顶端，可伸缩锚索(15)的底部依次经钢带(6)、托盘(7)减摩垫片(12)、扭矩螺母(13)固定在最下面一块的硬质塑料地层模块(19)上；所述的可伸缩锚索(15)两侧对称设有可伸缩锚杆(5)，所述可伸缩锚杆(5)的顶部固定在任意两块硬质塑料地层模块(19 )之间，可伸缩锚杆(5 )的底部依次经钢带(6 )、托盘(7 )减摩垫片(12 )、扭矩螺母(13)固定在最下面一块的硬质塑料地层模块(19)上；所述最下面一块的硬质塑料地层模块(19 )中部设有外测筒(10 )、固定外测筒(10 )的套管(9 )，外测筒(10 )内套装有内测筒(11)，每层硬质塑料地层模块(19)的底部均设有一个浅部基点锚固器(16)，每个浅部基点锚固器(16)各由一根钢绞线与外测筒(10)相连接，所述钢架(1)中部顶面上设有一个深部基点锚固器(17)，深部基点锚固器(17)通过钢绞线与内测筒(11)相连接。2.根据权利要求1所述的一种锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置，其特征在于:所述钢架(1)两侧设有凹槽，硬质塑料地层模块(19)的两端均卡装在钢架(1)两侧的凹槽内。3.根据权利要求1所述的一种锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置，其特征在于:所述的多层硬质塑料地层模块(19)为3?8层。4.根据权利要求1或3所述的一种锚杆锚索联合支护下的顶板离层观测教学装置，其特征在于:所述多层硬质塑料地层模块(19)的底端均设有与钢绞线(14)相连的紧固件(18)。
【专利摘要】一种锚杆锚索联合支护下顶板离层观测教学装置，主要包括可伸缩锚杆、基点锚固器、套管、外测筒、内测筒、钢绞线、可伸缩锚索、硬质塑料地层模块；硬质塑料地层模块之间通过钢绞线连接在一起，每个硬质塑料地层模块表面都涂有规范的地层填充图案来表示不同岩性的地层，硬质塑料地层模块之间可以互相移动，模拟离层现象，可伸缩锚杆和可伸缩锚索安装在硬质塑料地层模块中，顶板离层仪的内、外测筒和套管通过钢绞线与硬质塑料地层模块和钢架相连，通过长杆手柄连接的齿轮和钢绞线来控制硬质塑料地层模块的上下移动，演示顶板离层的变化过程。该演示装置结构简单，能充分演示出锚杆锚索联合支护的机理以及顶板离层仪的工作原理。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN204965904
【申请号】CN201520694759
【发明人】王志民, 万志军, 张源, 董博, 张健, 张栩强
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月9日