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(guó)能源結(jié)構(gòu)和一次能源消費(fèi)中都占據(jù)相當(dāng)大的比重，并且據(jù)估計(jì)，其開(kāi)采量和使用量在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)基本維持穩(wěn)定。我國(guó)煤礦基本屬于井工礦，大量井下巷道需要支護(hù)，目前大部分礦井錨桿支護(hù)的比例已經(jīng)達(dá)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(hù)失效的主要形式，保證錨桿的強(qiáng)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(duì)錨桿錨固進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室無(wú)損檢測(cè)來(lái)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(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)可仿真煤礦現(xiàn)場(chǎng)錨桿錨固情況，對(duì)錨固好的錨桿進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，并校驗(yàn)無(wú)損檢測(cè)的準(zhǔn)確度。但是在實(shí)際使用過(guò)程中，現(xiàn)有的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)不方便運(yùn)送錨桿，檢測(cè)人員通過(guò)梯道登上檢測(cè)臺(tái)后，需要的錨桿通常由臺(tái)下的人運(yùn)送給臺(tái)上檢測(cè)人員，這種方式即費(fèi)力又不安全，容易出現(xiàn)危險(xiǎn)[7]。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文設(shè)計(jì)了一種煤礦巷道錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，具備方便運(yùn)送錨桿的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)不方便運(yùn)送錨桿以及檢測(cè)過(guò)程費(fèi)力且存在安全隱患的問(wèn)題。

1 錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)組成

如圖1所示，該煤礦巷道錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括臺(tái)基、加壓箱、爬梯、安裝塊、電機(jī)、轉(zhuǎn)輪、鏈條、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、活動(dòng)輪、支撐板、安裝架、第一槽、第二槽、連接塊、運(yùn)送板、活動(dòng)塊、液壓推桿和固定塊。臺(tái)基的頂部固定連接有加壓箱，臺(tái)基的正面固定連接有爬梯，臺(tái)基與安裝塊固定連接，安裝塊的頂部固定連接有電機(jī)，電機(jī)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(tái)基的左側(cè)固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的外部與鏈條相接觸，鏈條的外部與活動(dòng)輪相接觸，活動(dòng)輪與支撐板活動(dòng)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(tái)基固定連接，安裝架朝向運(yùn)送板的一面開(kāi)設(shè)有第一槽，安裝架朝向運(yùn)送板的一面開(kāi)設(shè)有數(shù)量為兩個(gè)且分別位于第一槽左右兩側(cè)的第二槽，鏈條遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪的一端活動(dòng)連接有連接塊，連接塊與運(yùn)送板固定連接，運(yùn)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(dòng)塊，運(yùn)送板的底部放置有液壓推桿。

圖1 錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Structural diagram of nondestructive testing platform for bolt support1. 臺(tái)基 2. 加壓箱 3. 爬梯 4. 安裝塊 5. 電機(jī) 6. 轉(zhuǎn)輪7. 鏈條 8. 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 9. 活動(dòng)輪 10. 支撐板 11. 安裝架12. 第一槽 13. 第二槽 14. 連接塊 15. 運(yùn)送板 16. 活動(dòng)塊17. 液壓推桿 18. 固定塊

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

轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括輪體和軸體，輪體與軸體活動(dòng)連接，軸體與臺(tái)基固定連接。

安裝架的高度大于臺(tái)基的高度，運(yùn)送板的厚度大于五厘米。

如圖2所示，活動(dòng)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(dòng)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(dòng)輪活動(dòng)連接，固定軸與固定板固定連接。

圖2 運(yùn)送板與活動(dòng)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(yùn)送板 16. 活動(dòng)塊

2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理及工作過(guò)程

該煤礦巷道錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)基頂部固定連接有加壓箱，臺(tái)基的正面固定連接有爬梯，臺(tái)基與安裝塊固定連接，安裝塊的頂部固定連接有電機(jī)，電機(jī)的型號(hào)可為D180M-O1600308-E，電機(jī)支持正反轉(zhuǎn)，方便后續(xù)放下運(yùn)送板，電機(jī)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(tái)基的左側(cè)固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括輪體和軸體，輪體與軸體活動(dòng)連接，軸體與臺(tái)基固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的外部與鏈條相接觸。再向上方鏈條的外部與活動(dòng)輪相接觸，活動(dòng)輪與支撐板活動(dòng)連接，活動(dòng)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(dòng)輪活動(dòng)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(gè)，固定塊的數(shù)量為六個(gè)，且同一安裝架與三個(gè)相應(yīng)的固定塊相連，固定塊與臺(tái)基固定連接。安裝架朝向運(yùn)送板的一面開(kāi)設(shè)有第一槽，安裝架的高度大于臺(tái)基的高度，運(yùn)送板的厚度大于五厘米。如圖2所示，安裝架朝向運(yùn)送板的一面開(kāi)設(shè)有數(shù)量為兩個(gè)且分別位于第一槽左右兩側(cè)的第二槽，鏈條遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪的一端活動(dòng)連接有連接塊，連接塊與運(yùn)送板固定連接，運(yùn)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(dòng)塊，活動(dòng)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(yùn)送板的底部放置有液壓推桿，液壓推桿的型號(hào)可為ROB32-16-50FA，液壓推桿不與運(yùn)送板相連，兩者僅為接觸關(guān)系，用以在起步階段確保運(yùn)送板獲得足夠的向上的力和速度，更好地向上移動(dòng)，將錨桿放置在運(yùn)送板上，隨后啟動(dòng)液壓推桿和電機(jī)，由液壓推桿向上推動(dòng)運(yùn)送板提供初始動(dòng)力，另一邊電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并將鏈條持續(xù)纏繞在其外部，鏈條沿著轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和活動(dòng)輪的外部進(jìn)行移動(dòng)，鏈條通過(guò)連接塊向上拉動(dòng)運(yùn)送板，且運(yùn)送板下方的活動(dòng)塊配合著第一槽和第二槽向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)送錨桿由實(shí)驗(yàn)臺(tái)下運(yùn)送至臺(tái)上。

3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用效果分析

該煤礦巷道錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的錨桿運(yùn)輸裝置動(dòng)力由液壓推桿和電機(jī)共同提供，將錨桿放置在運(yùn)送板上，然后先后啟動(dòng)液壓推桿和電機(jī)，開(kāi)始的一小段時(shí)間內(nèi)所需推力很大，先啟動(dòng)的液壓推桿裝置向上推動(dòng)運(yùn)送板提供起步推力和加速的初始動(dòng)力，可以防止電機(jī)損毀，稍后啟動(dòng)的電機(jī)由輸出軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并將鏈條持續(xù)纏繞在其外部，鏈條沿著轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和活動(dòng)輪的外部進(jìn)行移動(dòng)，并通過(guò)連接塊向上拉動(dòng)運(yùn)送板，運(yùn)送板下方的活動(dòng)塊配合著第一槽和第二槽向上移動(dòng)。整個(gè)運(yùn)送過(guò)程連續(xù)、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了方便運(yùn)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(jì)的煤礦巷道錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)錨桿臺(tái)上臺(tái)下之間的機(jī)械輸送，省時(shí)省力，效率較高；(2)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)省去了人工搬運(yùn)錨桿的操作，節(jié)約人力成本，避免了人員在操作過(guò)程中的人身風(fēng)險(xiǎn)；(3)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的液壓推桿為錨桿運(yùn)輸提供最初的動(dòng)力，避免啟動(dòng)過(guò)程電機(jī)的損壞；(4)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要應(yīng)用于煤礦巷道錨桿支護(hù)無(wú)損檢測(cè)，具有成本低、簡(jiǎn)易性、高效率及靈活多變等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)效益等特點(diǎn)。