錨桿扭矩要求

1、I I I1 1 1 WANPANG DATA 中,MINE CONSTRUCTION TECHNOLOGY1998年第1期端錨金屬錨桿扭矩與拉力的關(guān)系及影響因素王留義1劉玉堂2(1煤炭科學(xué)研究總院北京建井初究所，100013； 2煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所，100013)摘要通過試驗(yàn)對端錨金屬錨桿扭矩與拉力的關(guān)系進(jìn)行了探討，論述了扭矩與 拉力關(guān)系對保證錨桿支護(hù)性能的重要性及影響此關(guān)系的因素，指出現(xiàn)行工程實(shí)際中普 遍采用的用扭矩控制錨桿預(yù)拉應(yīng)力的方法并不是一個好的控制手段，應(yīng)采用無損錨桿 測力裝置進(jìn)行監(jiān)測。關(guān)鍵詞 金屬錨桿 扭矩 預(yù)拉應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)是通過人工加固圍巖的方法來增強(qiáng)巷道圍巖自

2、身強(qiáng)度，充分利用圍 巖的自承能力，實(shí)現(xiàn)對巷道圍巖的有效控制。錨桿支護(hù)系統(tǒng)中，在其它條件一定的條 件下，錨桿的作用效果很大程度上取決于錨桿的安裝質(zhì)量。通常用作端錨的金屬錨 桿，尾部安裝有托盤和螺母。在錨冏端能承載以后，必須擰緊螺母，使桿體承受一定 的預(yù)拉應(yīng)力，以便給圍巖施加載荷。目前工程實(shí)際中，還沒有直接用于測量錨桿預(yù)拉 應(yīng)力的裝置。為使錨桿保持一定的預(yù)拉應(yīng)力，多采用控制預(yù)緊力矩的方法。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 也相應(yīng)地規(guī)定了錨桿的預(yù)緊力矩為10()N*mo雖然在理論上可以計(jì)算確定扭矩與預(yù)緊 力的關(guān)系，但由于實(shí)際工況的復(fù)雜性，使得理論與實(shí)際往往有一定誤差，為此進(jìn)行了 如下試驗(yàn)，得出了實(shí)際工作狀態(tài)中預(yù)緊扭矩與錨桿

3、拉應(yīng)力之間的關(guān)系。迎開我不SbOlUB圖1試驗(yàn)裝置示意1螺母；2一墊圈；3一傳力板;4傳感器；5錨桿；6一架體試驗(yàn)時將架體6固定在.作臺上，用扭矩板手?jǐn)Q緊螺母I,錨桿5所受的拉力值經(jīng)荷 戰(zhàn)傳感器4傳給靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，由應(yīng)變儀直接讀出錨桿的預(yù)拉應(yīng)力。試驗(yàn)所用的力傳感器是井下普遍采用的CH型荷載傳感器，其測量精度為1%,額 定載荷為2()()kN,最大載荷為250kN。傳感器為圓盤形，測量時，傳感器的兩邊安裝 有特制的具有足夠剛度和強(qiáng)度的傳力板。二次儀表用YJK4500型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，其 應(yīng)變測量范用為019 999 口 ,分辨率為1 U e。傳感器和電阻應(yīng)變儀由專用屏蔽 電纜連接，采用全橋接法

4、，測曷時可直接從應(yīng)變儀上讀出載荷值。選用上海市I：具I： 業(yè)研究所研制的R-TW100和R-TW200兩種型號的預(yù)置型力矩扳手測信扭矩，其測量范 圍分別為2()100 N*m和80200 N*m,其測量誤差在4%7%之間。2試驗(yàn)結(jié)果與分析影響錨桿扭矩與拉力關(guān)系的因素很多，如1：人的實(shí)際操作水平和熟練程度，以及 錨桿錨固質(zhì)量等。山于條件所限上述因素未加考慮，主要針對以下兩方面對錨桿進(jìn)行 了訕I(yè)；.c不同百珞的部上口 e力牯“、上錨斥把!加的誨坡田的”句玨他金知會奴辦知他用試驗(yàn)時將架體6固定在I：作臺上，用扭矩板手?jǐn)Q緊螺母1,錨桿5所受的拉力值經(jīng)荷 載傳感器4傳給靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，由應(yīng)變儀直接讀出錨

5、桿的預(yù)拉應(yīng)力。試驗(yàn)所用的力傳感淵是井下普遍采用的CH型荷栽傳感器，其測域精度為1%,額 定載荷為2()()kN,最大載荷為250kN。傳感器為圓盤形，測量時，傳感器的兩邊安裝 有特制的具有足夠剛度和強(qiáng)度的傳力板。.二次儀表用YJK4500型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，其 應(yīng)變測量范用為。19 999 u e ,分辨率為1 U e 傳感器和電阻應(yīng)變儀山專用屏蔽 電纜連接，采用全橋接法，測用時可直接從應(yīng)變儀上讀出載荷值。選用上海市具I： 業(yè)研究所研制的R-TW100和R-TW200兩種型號的預(yù)置型力矩扳手測訊:扭矩，其測量范 圍分別為2010() N*m和80200 N*m,其測量誤差在4%7%之間。2試驗(yàn)結(jié)

6、果與分析影響錨桿扭矩與拉力關(guān)系的因素很多，如1：人的實(shí)際操作水平和熟練程度，以及 錨桿錨固質(zhì)量等。由于條件所限上述因素未加考慮，主要針對以下兩方面對錨桿進(jìn)行 了測試：不同直徑的錨桿；安裝時錨桿端部的摩擦因數(shù)(包括螺紋扭合部分和螺母 接觸面間的摩擦因數(shù))。不同錨桿直徑的影響針對I：程實(shí)際中常用的“14 mm, b 16 mm, 6 18 mm和20 mm四種比徑的錨桿 做了拉拔試驗(yàn)，扭矩與拉力的關(guān)系曲線如圖2所示。圖2不同錨桿直徑的扭矩與拉力關(guān)系曲線13536文獻(xiàn)標(biāo)識碼 Bdoi:10.69，j.is3a 1005-2801.2015.05.25The Study on Bolting Supp

7、ort Pre tightening Force Influencing FactorsZhu Xiang-bin. Zhang Jia-long. Ma Yong-yi(Ordos Municipal Energr Co.,Ltd., Inner Mongolia Orders 010312 ).Abstract: In【hcory dcnionstrating the importarKC of the prc-Ughtcning force in the bolt support sysicni as well as tbc influence factors of pre-tighte

8、ning fbrvc, and in combination with the practical situation of Tang Jiallui coalmine studying the influence facton; of pre-tightening force and puts toward the measures to improve the pre-tightening tbruc, providing reference basis tbr boh support quality* check and support design and construction i

9、n the coalmine.Key words: bolt support pre-tightening force torque錨桿債猛力是錨桿支護(hù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素，在國 外鋪桿支護(hù)設(shè)計(jì)理念的影響下，我國學(xué)彳對僮緊力的 作用仃了一定的研究，但針對現(xiàn)場的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能 滿足生產(chǎn)的需要2 實(shí)際施工中只徒通過控制扭審 來定性控制預(yù)紫力.但不同條件下扭班值與演索力的 對應(yīng)關(guān)系并不唯一本文主要針對唐家會煌礦現(xiàn)場實(shí)linear egression錨桿演應(yīng)力主要是通過擰地錨桿尾部螺母、壓緊 托板實(shí)現(xiàn)的，錨桿加緊力得到保證是錨桿支護(hù)施工的 關(guān)鍵,但實(shí)際施工中無法宜接檢查錨桿的倒累力，而 只能通過檢衣安裝扭

10、矩來檢在福質(zhì)母因此需 要研究不同條件下儲桿扭矩與預(yù)案力的關(guān)系,從而根 據(jù)設(shè)H的他筆力ffi來嶙定施I拉矩伯，指導(dǎo)生產(chǎn)施I鎬桿債緊力是磁桿支護(hù)系統(tǒng)中的關(guān)的因素,在國 外摘桿支護(hù)設(shè)計(jì)理念的影啊下,我國學(xué)x對fir皓力的 作用有了一定的研究.但針對現(xiàn)場的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不設(shè) 槁足生產(chǎn)的需要7 實(shí)際能中只能通過控制執(zhí)申 案定性控制猿素力,但不同條件下招珈值與定案力的 府應(yīng)關(guān)系并不唯一一本文主要針對唐家會梗礦現(xiàn)場實(shí) 麗I.通封大批現(xiàn)場灰心,針對頸緊力的影響因素, 研究不同條件下預(yù)蒙力。扭用的對應(yīng)關(guān)系，為媒&請 行支護(hù)質(zhì)量檢育和設(shè)計(jì)施提供理論依據(jù)1錨桿預(yù)緊力ta桿的債的力及其獷散作用作諦桿支護(hù)尿忱的統(tǒng) 度上起行

11、決定件作用.ffi聚力越大，則約束巖層間離 層的抗力越大.約束巖層間錯動的抗剪力越大 苦儲桿也盯預(yù)率力或倒緊力很小時,只有當(dāng)陽科發(fā)生 一定變形時滿桿才有載荷.而之前發(fā)生的離層和傳動 彳！M、到很好的控制，有可能導(dǎo)致頂板從漢部向深部逐 峭居.甚至引出頂卜I .造成安個事故在保證支護(hù)效果的條件已提高單根借桿的債紫力可 以降低借桿的密度，從血”省L程成本收唱日期MI4-I2-I5作者簡介 未用次(I地1-)%.漢族.安氽滿FQ人.鄂爾3 篇午ait源才修*任公司生產(chǎn)我長部辱長.中閨*也大?氽*工 狂。也學(xué)歷.東爐工在仲瑞桿像應(yīng)力主要是祖過拉蒙錨桿怔部琛川、八筆 托板實(shí)現(xiàn)的.優(yōu)桿加緊力得到保證把錨桿支

12、護(hù)帽】的 關(guān)健.但實(shí)際施工中無法直接檢杳鋪桿的預(yù)緊力,而 只能通過檢汗安&扭%來檢齊施口員M 一 囚此前 要研究不同條件下錨桿招加。預(yù)緊力的關(guān)系，從而根 據(jù)設(shè)計(jì)的很紫力仇來確定雁I扭矩值，指哈生產(chǎn)她I2位緊力影響因素稔桿族緊力的大小主要與螺W安裝扭矩、蝶墳 規(guī)格及摩擦系數(shù)等因數(shù)有關(guān).另關(guān)系如下,凡=Ttan邛+外(1 )式中:E -為徵紋型動力.kN；7-為軸向力，kN：”-為端紋升m,叼螺紋的形式、導(dǎo)w.桿徑 等因索有關(guān)；P -為當(dāng)屬序擦角，p=arvtan/；/-為當(dāng)量用擦系數(shù)，像紋形式、接觸面、 材料等與關(guān)。儲桿債緊投更。其偵紫力山如卜關(guān)系：.W=F, /=7 tan(/+p) /( 2

13、 )式中：為錨桿偵紫扭矩，N m；50d 為桿體(徑9 mm為方使公式的健川.可將徐桿例系扭矩叮偵緊 力的關(guān)系式簡化為：7*1/(3 )即：k-TlM( 4 )式中：大-比例系數(shù)，比例系數(shù)是一個綜合系數(shù).它包含了卜.述各 個因素的膨響,成為確定貓桿加緊扭即與慎紫力之 間關(guān)系的關(guān)犍,對于同一批次的編桿來講,出值主 與幡桿直徑、螺以。諦桿摞紋段間的摩擦系數(shù)、 螺小。格圈逑而間的摩擦系數(shù)仃美，3預(yù)緊力實(shí)瞼及結(jié)果分析由于現(xiàn)場條件千變?nèi)f化，若采用實(shí)驗(yàn)室慎擬的 方法得出的結(jié)果世球F現(xiàn)場吻合.做應(yīng)力實(shí)驗(yàn)果用 現(xiàn)場實(shí)用的方法，實(shí)冷地點(diǎn)為唐家會代礦61101 1. 件面的回風(fēng)順槽 胡家會收礦工采6處層,平均 厚

14、度17m,含有多層夾研Fl縱向列歐I分發(fā)育 61101工作向WIW哽槽頂板沿探層標(biāo)志層掘進(jìn)，國 部平整FI較為完整.采用中20 x2500mm的高強(qiáng)錯 桿支護(hù)；幫部煤體也破碎，采用(P20 x2200mm的 全螺紋俯錨桿支護(hù).現(xiàn)場主要研究螺紋的光滑程度及橘桿種類兩種 岡市對錨桿承紫刖矩與施學(xué)力關(guān)系的影響 以上兩 種因若交叉組合共設(shè)計(jì)四組實(shí)監(jiān) 制組實(shí)冷招期分 別?。簂OONm、170 Nm. ISONm 35ONm 等 Mil 21次次總分別記錄用應(yīng)的欣緊力的 文驗(yàn)采名二、xw夕 UmB alo 6 二、* 工e第 x la 期 即 許計(jì)提 tNw)用2爆攸例保稅更滑“ 自 制 A * X。 小

15、 杳(K-0用3高逕修懺整蚊依依yUHEx r-owrD 自 W0 刈 為 XO “AV X)用4高條偌桿蜂紋先滑圖3和圖4擬合出的正比例直線中妙均大 于0.9.忸明回歸門劌于測脩的拉合理窿較由于現(xiàn)場條什r變?nèi)f化，若采用實(shí)的室位方法得出的結(jié)果根酢與現(xiàn)場網(wǎng)合共應(yīng)力實(shí)臉采用 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的無吩地點(diǎn)為府家公收礦6i km r作面的回漢糊憎唐家會煤礦主采6煤層.平均 月度17m,含有多層夾研fl縱向裂K(十分發(fā)育 61101 L作向網(wǎng)風(fēng)獨(dú)帶鹿板沿煤層標(biāo)志層掘進(jìn)，M 部平整FI較為完整,乘用 S0 x2500mm的充強(qiáng)蠟 桿支護(hù)；幫部煤體較破碎，采用020 x 2200mm的 仝螺紋鋼皤桿支護(hù)?，F(xiàn)場主要研究

16、蝶紋的光滑程度及描桿種類網(wǎng)種 國點(diǎn)對錨桿侑緊插里與便筆力關(guān)系的影響以卜網(wǎng) 種內(nèi)索交又組合！設(shè)：|囚小丈心打組實(shí)儉扭小分 別?。?60 N m、170 N m. 180 N m350 N m 警侑湃行21次支用分別M呆相口的維緊力仙文恰采 用電子招地扳手進(jìn)僚幫扭矩的設(shè)定，使用精密找 荷監(jiān)測大記錄前紫侑.旬次實(shí)用均送界國才表面平 整的錨桿進(jìn)h摩紋光滑來川現(xiàn)場涂抹澗清油實(shí)現(xiàn)實(shí)收結(jié)果如圖1、圖2,圖3、圖4所示圖I和圖2擬合出的正比例出線中R，均大 于09.則說明尸1歸直線對觀測值的擬合再度較 ffo 桿很緊力與扭矩的比值為，螺紋粗糙時 lq=0. 10X4.嗦墳光滑時k2=O.II2O圖3中當(dāng)扭矩達(dá)

17、到310N m以后,偵索力達(dá)到 50kN,不再隨招如增加而增加 圖4中當(dāng)招班達(dá)到 2WNn以后,預(yù)緊力達(dá)到50kN不再的扭矩增加而增加 書依原閃是試蛉中鎖桿浦摩牛圈被擠建食形，JfttJIIIH 知后格圈進(jìn)一步被擠壓，但擠壓變形很小，H卻力 則華K快發(fā).此時零從退轉(zhuǎn).俄緊力怏及至50kN0 W 血 利 刈 & X0 面 備88至(N- 用3高張修懺螺長粗植1 i 2 J X制Nm)用4高汪燔集稅電滑圖3和用4擬合由的正比例克線中M均大 于0.9.則說明回山直線對觀測值帕擬合度較 高 則謂桿旋*力與扭期的比值為：殊墳粗械時 kO.IS52,螺紋九制J % 0.19324實(shí)驗(yàn)結(jié)論由kplq且1*可

18、以得出,同一種錨桿， 在相同的伙詈扭矩作川下,螺紋光滑時產(chǎn)生的預(yù)禁 力較大。因此在保住優(yōu)桿時注意螺紋的防銹處理. 在施徜桿之前.靄暮檢森螺紋的光滑程度.并根 據(jù)情況涂抹澗漕油。(2)由ga可以得出相同環(huán)堆條 什卜，為恢緊川矩相同時，而JMt桿產(chǎn)生的快紫力 比墀紋鋼靜桿產(chǎn)生的加率力大，主要與螺紋的形式 幺關(guān) 內(nèi)此，頂部和口都為達(dá)刎同樣的房緊效果, 秸部錨桿的招班需要更大一些 (下箝第52 H )(上接第50頁)(3 )實(shí)冷中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)徜桿演威力達(dá)到一定值時， 即使預(yù)緊扭矩用加，預(yù)緊力ffi也不再增加現(xiàn)場通 I .時可通過提高誠磨牛圈H能來突破預(yù)緊力最大的(4)通過現(xiàn)場實(shí)依得出不同條件下煤礦情 桿執(zhí)緊捅矩與加緊力的對應(yīng)關(guān)系,為現(xiàn)場施匚提供 了指導(dǎo)依據(jù)，【