管缝式锚杆拉力计是矿山、隧道等工程中用于检测锚杆支护质量的核心设备,其工作原理基于液压传动技术,通过手动泵加压驱动液压缸活塞杆对锚杆施加拉力,终通过压力表读数换算得出锚杆的抗拔力。以下从结构组成、工作原理、技术特点及应用场景四方面展开介绍:
一、结构组成
管缝式锚杆拉力计主要由以下部件构成:
手动油泵
泵体:内置双柱塞系统,大柱塞负责快速输油,小柱塞负责保压,提升工作效率。
控制阀组:包括低压阀(1MPa)和高压阀(63MPa),分别控制充液和升压阶段的压力阈值。
储油装置:配备加油孔和放气螺钉,确保油液清洁及系统内气压稳定。
液压油缸(空心千斤顶)
缸体与活塞:采用空心柱塞设计,锚杆可贯穿缸体,活塞直接对锚杆施加拉力。
密封系统:使用“O”型密封圈防止油液泄漏,保障压力稳定。
高压胶管
连接油泵与油缸,传输高压油液,长度通常为3米,配备快速接头便于拆装。
拉杆与转换接头
拉杆:一端通过螺纹与锚杆连接,另一端与油缸活塞杆固定,传递拉力。
转换接头:适配不同直径锚杆(如Φ6-Φ40),确保拉力计通用性。
压力表
显示油缸内液压值,通过标定曲线可换算为锚杆抗拔力(抗拔力=压力表读数×活塞面积)。
二、工作原理
管缝式锚杆拉力计的工作流程分为四个阶段:
充液阶段
摇动手柄驱动柱塞,油液从储油筒经低压阀进入油缸,当压力升至1MPa时,低压阀开启,多余油液回流,完成系统充液。
升压阶段
持续摇动手柄,压力逐渐升高至63MPa(额定压力),高压阀开启防止过载,压力稳定在安全范围内。
工作阶段
活塞在液压作用下向外移动,通过拉杆对锚杆施加拉力,压力表实时显示液压值。
锚杆抗拔力通过公式计算:
抗拔力(kN)= 压力表读数(MPa)× 活塞面积(mm²)÷ 1000
需保持手柄摇动以补偿油液压缩和泄漏,维持工作压力。
卸载阶段
测试完成后,逆时针拧松卸荷阀,油液经高压阀回流至储油筒,压力归零,活塞复位。
三、技术特点
高精度测量
压力表与活塞面积通过标定曲线关联,确保抗拔力计算准确,误差通常≤2%。
安全保护机制
高压阀(安全阀)防止系统过载,保护设备及操作人员安全。
便携与适应性
手动泵与油缸分离设计,单件重量≤12kg,便于携带至井下或狭窄空间。
配套多种规格拉杆和转换接头,适配Φ6-Φ40锚杆,覆盖多数工程需求。
耐环境设计
全密封结构,防护等级IP65,适应煤矿潮湿、多尘环境。
四、应用场景
锚杆支护质量检测
在矿山巷道、隧道工程中,定期检测锚杆抗拔力,评估支护效果,预防冒顶、片帮事故。
支护参数优化
通过拉力数据反演围岩力学参数,优化锚杆长度、间距及预紧力设计,降低材料消耗。
施工质量控制
验收阶段抽检锚杆锚固质量,确保符合《岩土锚杆技术规程》(CECS22)等标准要求。
五、操作要点
安装规范
焊接拉杆时需保证同心度,避免偏心载荷;油缸底部需摆平,防止密封件偏磨。
排气处理
首次使用或油液不足时,需反复推拉活塞排出空气,避免压力波动。
数据记录
记录峰值压力及对应锚杆位移,结合地质条件综合判断支护稳定性。
管缝式锚杆拉力计以液压传动为核心,通过精密结构设计与压力控制,实现了锚杆抗拔力的测量,为地下工程安全提供了关键数据支持。