位移应变锚杆综合预警系统

摘要

本发明公开了一种位移应变锚杆综合预警系统，主要包括：锚杆杆体、位移应变计、信号传输线路、壁面锚锁端头、信号接收处理器、感应芯片、信号输出管和警报器。锚杆杆体内开设浅槽，位移应变计均匀间隔式布置于浅槽中，锚杆变形参数通过信号传输线路依次传出，信号经过壁面锚锁端头到达内置感应芯片的信号接收处理器，信号接收处理器对位移参数信号进行数据分析和信号处理，当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，报警指令通过信号输出管传递至警报器，发出报警信号。本发明打破了传统锚杆单独支护与监测预警的分离模式，实现了锚杆支护与监测预警的完美统一和有机重组，对维护巷道稳定、保障安全生产具有重要作用。

权利要求

1.一种位移应变锚杆综合预警系统，其特征在于：由锚杆杆体(1)、位移应变计(2)、信号传输线路(3)、壁面锚锁端头(4)、信号接收处理器(5)、感应芯片(6)、信号输出管(7)和警报器(8)构成，所述的锚杆杆体(1)内开设浅槽，所述的位移应变计(2)均匀间隔式布置于浅槽中，在所述锚杆杆体(1)内开设信号传输线路(3)，锚杆变形参数通过信号传输线路(3)依次传出，信号经过壁面锚锁端头(4)到达内置感应芯片(6)的信号接收处理器(5)，所述的信号接收处理器(5)对位移参数信号进行数据分析和信号处理，当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，报警指令通过信号输出管(7)传递至警报器(8)，发出报警信号，提醒现场工作人员锚杆支护失效，需及时对支护断面进行加固处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的位移应变计(2)通过信号传输线路(3)连接贯通，并内敷于锚杆杆体(1)中。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的壁面锚锁端头(4)将锚杆杆体(1)紧密固定于围岩之中，所述的感应芯片(6)安置于信号接收处理器(5)内部，担负位移形变信号的数据处理中枢。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的警报器(8)是位移应变感应装置，只有当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，才会发出报警信号。

说明书

位移应变锚杆综合预警系统

技术领域

[0001] 本发明涉及巷道围岩变形监测与支护效果评价分析领域，具体为一种位移应变锚杆综合预警系统。

背景技术

[0002] 巷道围岩的支护方式通常分为主动支护和被动支护两种，被动支护一般采用U型钢、工字钢、梯形钢棚等金属型钢对巷道顶板和两帮围岩进行被动承载支护，由于支护阻力偏低、支架受力分布不均匀导致支架承压偏载容易引发支架变形和损坏；主动支护则以锚杆支护为主，锚杆支护能够有效限定锚固区围岩的动态扩展、层间漂移、裂隙扩张和层面滑动，充分发挥巷道围岩的力学承载性能，便于与作用围岩空间形成次生承载关键层，扩大岩体的承载范围和活动半径，提高支护断面的结构完整性、受力连续性和整体稳定性，减少围岩的起裂形变和垮落破坏。由于锚杆支护的突出优势，使其在煤矿巷道支护领域具有广阔的应用前景。然而在锚杆支护过程中，如何对其支护过程进行有效追踪和支护性能评价成为新的技术难题，现有的做法通常采用电阻应变监测仪和位移应变测试器单独对作业锚杆进行应变监测，将锚杆逐一接线并进行应力或位移应变测试排查，逐个找出隐患判断是否支护失效，这种做法施工程序繁琐，测试工序复杂，而且浪费大量的人力物力。随着煤矿开采机械化、自动化、智能化水平的不断提高和快速发展，改善巷道围岩锚杆支护的监测手段和预警技术，形成锚杆支护、形变监测、预报预警多种功能协同融合的作用系统变得愈加紧迫。

发明内容

[0003] 本发明克服了现有锚杆单独支护与监测预警相互分离的缺点，提供了一种合理支护、高效预警、支护监测协调统一的新型位移应变锚杆综合预警系统。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：所述的位移应变锚杆综合预警系统，由锚杆杆体、位移应变计、信号传输线路、壁面锚锁端头、信号接收处理器、感应芯片、信号输出管和警报器构成。所述的锚杆杆体内开设浅槽，所述的位移应变计均匀间隔式布置于浅槽中，锚杆变形参数通过信号传输线路依次传出，信号经过壁面锚锁端头到达内置感应芯片的信号接收处理器，信号接收处理器对位移参数信号进行数据分析和信号处理，当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，报警指令通过信号输出管传递至警报器，发出报警信号，提醒现场工作人员锚杆支护失效，需及时对支护断面进行加固处理。

[0005] 根据所述的系统，所述的位移应变计通过信号传输线路连接贯通，并内敷于锚杆杆体中。

[0006] 根据所述的系统，所述的壁面锚锁端头将锚杆杆体紧密固定于围岩之中，所述的感应芯片安置于信号接收处理器内部，担负位移形变信号的数据处理中枢。

[0007] 根据所述的系统，所述的警报器是位移应变感应装置，只有当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，才会发出报警信号。

[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统打破了传统锚杆单独支护与监测预警的分离模式，实现了锚杆支护与监测预警的完美统一和有机重组，在锚杆中加入预警装置，不仅能最大限度的发挥锚杆主动支护的效果，而且可以对锚杆受围岩应力发生变形失稳以致失去锚固作用进行及时有效的监测，对维护巷道稳定、保障安全生产具有重要作用。

附图说明

[0009] 图1为本发明位移应变锚杆综合预警系统的结构示意图。

[0010] 图2为位移应变锚杆综合预警系统在矩形巷道的应用模型示意图。

[0011] 图中，锚杆杆体1、位移应变计2、信号传输线路3、壁面锚锁端头4、信号接收处理器5、感应芯片6、信号输出管7、警报器8、矩形巷道9、位移应变锚杆综合预警系统10、顶板围岩
11和巷帮围岩12。

具体实施方式

[0012] 以下结合附图对本发明的实施过程作进一步详述：

[0013] 如图1所示，本发明由锚杆杆体1、位移应变计2、信号传输线路3、壁面锚锁端头4、信号接收处理器5、感应芯片6、信号输出管7和警报器8构成，所述的锚杆杆体1内开设浅槽，所述的位移应变计2均匀间隔式布置于浅槽中，锚杆变形参数通过信号传输线路3依次传出，信号经过壁面锚锁端头4到达内置感应芯片6的信号接收处理器5，信号接收处理器5对位移参数信号进行数据分析和信号处理，当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，报警指令通过信号输出管7传递至警报器8，发出报警信号。

[0014] 具体实施过程中，所述系统的位移应变计通过信号传输线路连接贯通，并内敷于锚杆杆体中。所述的壁面锚锁端头将锚杆杆体紧密固定于围岩之中，所述的感应芯片安置于信号接收处理器内部，担负位移形变信号的数据处理中枢。所述的警报器是位移应变感应装置，只有当位移变形量超过锚杆自身承受的最大允许额定变形值时，才会发出报警信号，提醒现场工作人员锚杆支护失效，需及时对支护断面进行加固处理。