一种煤矿巷道锚杆钻孔模拟装置及其模拟方法与流程

1.本发明涉及一种煤矿巷道锚杆钻孔模拟装置及其模拟方法，属于模拟设备技术领域。


背景技术：

2.锚杆在全世界较为常见，且通常钻进岩层中并保持在岩层中，以向给支撑结构提 供辅助的岩层整体提供支撑。例如，锚杆可用于建筑物以及矿山、隧道、航道、运河、围墙、竖 井、过道、进出通道、地道等。 在地下开挖隧道时，例如，通常沿着隧道以递进的间隔安装锚杆。在隧道的构建期间，由于高度危险的环境，所以期望提供易于以最小的人为干预稳固于岩层中的锚杆。
3.将锚杆稳固于岩层中的最常用方法是使用具有钻杆的钻机在岩层中钻孔。一旦钻好孔并从孔中取回钻杆，钻杆便从钻头夹盘去除。然后锚杆插入驱动小车中，该驱动小车是位于锚杆和驱动夹盘之间的接合器。然后将树脂胶囊插入钻好的孔中。随后将锚杆插入钻好的孔中，从而使得树脂胶囊破裂。之后锚杆旋转以促进树脂的混合和分散。一旦设置了树脂，则位于锚杆的端部上的螺母旋转且螺母与孔的颈部接触。扭矩施加至与钻孔的颈部接触的螺母，且螺母在尚未锚固至岩层的锚杆的长度上产生张力。其结果是，随后岩层处于受压状态，而牵制了岩层。上述过程在教学过程中只能通过口述及图片的方式进行教学，对于锚杆的钻孔位置及角度不能进行直观的演示，学生理解起来比较困难；如果现场演示的话，危险系数较高，存在安全隐患。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种结构简单，使用方便，能够清晰知晓锚杆钻孔位置及角度，便于教学的煤矿巷道锚杆钻孔模拟装置及其模拟方法。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种煤矿巷道锚杆钻孔模拟装置，包括气动支腿式锚杆钻机，还包括固定框架，所述固定框架内安装有顶板钻孔模拟机构和侧帮钻孔模拟机构，所述顶板钻孔模拟机构位于固定框架的顶部，所述侧帮钻孔模拟机构位于固定框架的后部，所述顶板钻孔模拟机构和侧帮钻孔模拟机构结构相同，且主要由前面板和后面板构成，所述前面板和后面板分别安装有固定框架上，所述前面板和后面板上均设置有多个模拟钻孔，所述顶板钻孔模拟机构的底部安装有气动支腿式锚杆钻机，所述固定框架的底部安装有上调节架和下调节架，所述气动支腿式锚杆钻机的支腿通过调节组件安装在上调节架和下调节架上，所述调节组件用于调整气动支腿式锚杆钻机的角度，所述气动支腿式锚杆钻机用于将锚杆打入所述前面板和后面板的模拟钻孔内。
6.优选的，所述后面板通过调节机构安装在固定框架上，所述调节机构包括设置在后面板两侧的滑轨及调节丝杆，所述调节丝杆安装在固定框架上，所述后面板的两侧滑动安装在滑轨上，所述后面板上安装有控制丝母，所述控制丝母位于滑轨之间，所述调节丝杆安装在控制丝母内，所述调节丝杆的底部安装有限位板，所述调节丝杆的顶部安装有同步
驱动机构。
7.优选的，所述同步驱动机构包括安装在调节丝杆上的第一皮带轮以及安装在固定框架侧部的传动杆，所述传动杆通过支座安装在固定框架上，所述传动杆的顶部安装有第二皮带轮，所述传动杆的底部安装有第一锥齿轮，所述固定框架的侧部还安装有支撑架，所述支撑架上安装有驱动轴，所述驱动轴的一端安装有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，另一端安装有操作手轮。
8.优选的，所述固定框架的底部安装有四个自锁式万向轮。
9.优选的，所述同步驱动机构的外部还安装有防护罩。
10.优选的，所述调节组件主要由上固定环、下活动环和导向杆构成，所述上固定环固定在气动支腿式锚杆钻机的支腿上部，所述下活动环套装在气动支腿式锚杆钻机的支腿上，且用于沿气动支腿式锚杆钻机的支腿滑动，所述上固定环、下活动环的两侧还分别安装有导向杆，所述上调节架和下调节架的中部均设置有活动长孔，所述上调节架和下调节架的两侧分别安装有导向孔，所述气动支腿式锚杆钻机的支腿位于活动长孔内，且所述上固定环和下活动环上的导向杆分别插装在导向孔内，所述导向杆的端部还安装有锁紧螺母。
11.一种煤矿巷道锚杆钻孔模拟方法，按照以下步骤进行操作，a、设定顶板或侧帮板的厚度通过顶板钻孔模拟机构和侧帮钻孔模拟机构，调整前面板和后面板之间的距离，可以根据实际场景设置不同的距离，以模拟不同厚度的顶板或侧帮板；b、选择锚杆钻孔角度根据顶板或侧帮板的厚度，选择合适的锚杆钻孔角度，通过前面板和后面板上的模拟钻孔来确定钻孔角度，并在确定的模拟钻孔位置做上标记；c、模拟锚杆钻孔将锚杆安装在气动支腿式锚杆钻机上，通过调节上固定环和下活动环的导向杆，确定气动支腿式锚杆钻机的位置，然后启动气动支腿式锚杆钻机，将锚杆插入做了标记的模拟钻孔内，完成锚杆钻孔的模拟。
12.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明结构简单，使用方便，采用在固定框架内安装顶板钻孔模拟机构和侧帮钻孔模拟机构，顶板钻孔模拟机构和侧帮钻孔模拟机构分别由前面板和后面板构成，利用前面板和后面板之间的间距模拟巷道顶板和巷道侧帮的厚度，然后通过操作气动支腿式锚杆钻机将锚杆沿不同角度对准模拟钻孔孔位，使锚杆插入钻孔孔位，模拟锚杆的操作过程及锚杆角度和位置的选择，使用方便，演示更加直观，能够使学生清楚的了解锚杆工作的过程，便于理解,并且整个过程在固定框架内完成，操作更加安全、可靠，危险系数低。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图。
14.图2为本发明的侧视图。
具体实施方式
15.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结
合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.如图1和图2所示，一种煤矿巷道锚杆钻孔模拟装置，包括气动支腿式锚杆钻机1，还包括固定框架2，固定框架2内安装有顶板钻孔模拟机构3和侧帮钻孔模拟机构4，顶板钻孔模拟机构3位于固定框架的顶部，侧帮钻孔模拟机构4位于固定框架2的后部，顶板钻孔模拟机构3和侧帮钻孔模拟机构4结构相同，且主要由前面板5和后面板6构成，前面板5和后面板6分别安装有固定框架2上，前面板5和后面板6上均设置有多个模拟钻孔7，顶板钻孔模拟机构3的底部安装有气动支腿式锚杆钻机1，固定框架2的底部安装有上调节架8和下调节架9，气动支腿式锚杆钻机1的支腿通过调节组件安装在上调节架8和下调节架9上，调节组件用于调整气动支腿式锚杆钻机的角度，气动支腿式锚杆钻机1用于将锚杆打入所述前面板和后面板的模拟钻孔内。
17.其中，调节组件主要由上固定环28、下活动环29和导向杆11构成，上固定环28固定在气动支腿式锚杆钻机1的支腿上部，下活动环29套装在气动支腿式锚杆钻机的支腿上，且用于沿气动支腿式锚杆钻机的支腿滑动，上固定环28、下活动环29的两侧还分别安装有导向杆11，上调节架8和下调节架9的中部均设置有活动长孔，上调节架8和下调节架9的两侧分别安装有导向孔10，气动支腿式锚杆钻机1的支腿位于活动长孔内，且上固定环28和下活动环29上的导向杆11分别插装在导向孔10内，导向杆11的端部还安装有锁紧螺母12。
18.本发明中在固定框架内安装顶板钻孔模拟机构3和侧帮钻孔模拟机构4，固定框架采用钢材焊接而成。顶板钻孔模拟机构3和侧帮钻孔模拟机构4分别安装在固定框架的顶部和后部，且侧帮钻孔模拟机构位于顶板钻孔模拟机构3的一侧，气动支腿式锚杆钻机位于顶板钻孔模拟机构的正下方。顶板钻孔模拟机构3和侧帮钻孔模拟机构4分别由前面板和后面板构成，前面板和后面板之间的距离用于模拟巷道顶板和巷道侧帮，前面板和后面板上还设置有模拟钻孔，用于模拟锚杆的钻孔位置角度。气动支腿式锚杆钻机安装在上调节架8和下调节架9上，通过调整气动支腿式锚杆钻机的位置及角度，能够调整锚杆的位置及角度，然后再通过操作气动支腿式锚杆钻机，将锚杆沿模拟钻孔插装在前面板和后面板上，进而实现整个锚杆工作过程的演示。固定框架2的底部安装有四个自锁式万向轮26，通过自锁式万向轮能够自由移动和锁止，操作更加方便。
19.其中，后面板6通过调节机构安装在固定框架2上，调节机构包括设置在后面板6两侧的滑轨13及调节丝杆14，调节丝杆14安装在固定框架2上，后面板6的两侧滑动安装在滑轨13上，后面板6上安装有控制丝母15，控制丝母15位于滑轨13之间，调节丝杆14安装在控制丝母15内，调节丝杆14的底部安装有限位板16，调节丝杆14的顶部安装有同步驱动机构。后面板通过调节机构能够调整后面板的位置，进而模拟不同厚度顶板和侧帮。调整时通过同步驱动机构控制后面板两侧的调节丝杆转动，使后面板沿滑轨移动，进而调整前面板和后面板之间的距离。
20.此外，同步驱动机构包括安装在调节丝杆14上的第一皮带轮17以及安装在固定框架侧部的传动杆18，传动杆18通过支座19安装在固定框架2上，传动杆18的顶部安装有第二皮带轮20，传动杆18的底部安装有第一锥齿轮21，固定框架2的侧部还安装有支撑架22，支撑架22上安装有驱动轴23，驱动轴23的一端安装有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮24，另一端安装有操作手轮25。同步驱动机构采用锥齿轮和皮带轮进行控制，通过转动驱动轴，
驱动轴带传动杆转动，使传动杆带动两个调节丝杆同步转动，实现后面板的位置调节。同步驱动机构的外部还安装有防护罩27，防护罩主要对同步驱动机构进行防护，放置误碰损坏。
21.具体的使用方法如下：a、设定顶板或侧帮板的厚度通过顶板钻孔模拟机构和侧帮钻孔模拟机构，调整前面板和后面板之间的距离，可以根据实际场景设置不同的距离，以模拟不同厚度的顶板或侧帮板；b、选择锚杆钻孔角度根据顶板或侧帮板的厚度，选择合适的锚杆钻孔角度，通过前面板和后面板上的模拟钻孔来确定钻孔角度，并在确定的模拟钻孔位置做上标记；c、模拟锚杆钻孔将锚杆安装在气动支腿式锚杆钻机上，通过调节上固定环和下活动环的导向杆，确定气动支腿式锚杆钻机的位置，然后启动气动支腿式锚杆钻机，将锚杆插入做了标记的模拟钻孔内，完成锚杆钻孔的模拟。
22.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明范围内。