[发明专利]一种多功能监测预警锚杆

说明书

技术领域

本发明涉及锚杆锚固领域，特别涉及一种多功能监测预警锚杆。

背景技术

目前，采用经济有效的锚杆支护来抑制煤矿巷道变形，已经成为一种常用的有效方案。但在煤矿开采过程中，锚杆所处的应力环境复杂，除原岩应力与支护应力，还受应力波、采动支承应力等开采应力影响，易导致巷道变形或破坏；另外，锚杆支护本身属于隐蔽性工程，锚杆体打入在围岩体内部，施工人员无法直观了解锚杆的应力变化及围岩应力状态。传统的锚杆检测主要是针对单个锚杆，由专业技术人员在井下工作场合使用应变式传感器、压电式传感器、弹性波等精密仪器检测，具有风险大、耗时长、工作量大、即时性弱等缺陷，无法及时对整个锚杆支护系统进行测量、评价，在面对巷道垮落突发性灾害时，亦无法及时提醒人员撤离。因此，研究和开发能够随机、实时、大面积检测的锚杆，对巷道围岩稳定性的监测非常重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、实时性强的多功能监测预警锚杆。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种多功能监测预警锚杆，包括杆体、应变片、预警螺帽和电源，电源为整个预警锚杆提供工作电源，所述杆体内设有液压囊，杆体一端轴向开插孔，插孔的底部与液压囊相接触且接触处嵌有应变片，所述杆体的开孔端螺纹连接预警螺帽，预警螺帽内设有光电断路电路和压力变送器，所述插孔内设有用于连接应变片与预警螺帽内的压力变送器的铜片，所述铜片上固定有用于遮挡预警螺帽内光电断路电路的挡板。

上述多功能监测预警锚杆，所述预警螺帽上正对插孔的位置处凸设两个引脚，两个引脚伸入插孔内，两个引脚中间设有用于供铜片插入的铜槽，铜槽通过导线与压力变送器的输入端相连，压力变送器的输出端通过预警螺帽上的导线孔与设置在安全区的压力数字显示器电连接。

上述多功能监测预警锚杆，所述预警螺帽的两个引脚上相对设有两个导通孔，光电断路电路中用于发射和接收光的光电元件分别位于两个导通孔中，所述挡板位于两个导通孔中间。

上述多功能监测预警锚杆，所述液压囊为内部充满液压油的圆柱状橡胶囊。

上述多功能监测预警锚杆，所述应变片直径大于插孔直径，应变片的应变主体结构为圆形且直径小于插孔直径。

上述多功能监测预警锚杆，所述挡板采用遮光材料制成。

上述多功能监测预警锚杆，所述电源位于地面上，电源上设有工作指示灯。

本发明的有益效果在于：

1、本发明在常用的杆体内部设置有液压囊与应变片，使得隐藏在围岩体内杆体的受力信息，通过液压囊挤压应变片传递应力信号，并且在传统锚杆的基础上增加了预警螺帽，预警螺帽内部设置有光电断路电路与压力变送器，当液压囊受力挤压应力片时，应力片部分区域形变，使铜片沿插孔方向移动至某一位置时，引起挡板移动，光电断路电路导通，发出声音警报；另一方面，压力变送器可将应变片压力信号沿导线传递至数百米之外的压力数字显示器，用于进入工作区域前的安全监测，具有结构简单、实时性强、监测精确的优点。

2、本发明将监测点的预警螺帽内置光电断路电路与压力数字显示器外接地表电源，并设置对应的工作指示灯，当锚杆支护失效导致巷道垮落时，连接锚杆的导线被拉断，导致外接电路断路（断电），地上电源指示灯暗，以此确定受灾害区域，从而指导灾后救灾工作。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为图1中杆体的主视图。

图3为图1中杆体的立体图。

图4为图1中应变片的结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为图1中应变片的区域划分示意图。

图7为本发明的应变片的安装位置示意图。

图8为图1中预警螺帽的主视图。

图9为图1中预警螺帽的立体图。

图10为图1中预警螺帽内光电断路电路的电路图。

图11为本发明光电断路电路的工作原理图。

图12为图1中压力变送器的电路连接图。

图13为图1中压力变送器的工作示意图。

图14为本发明进行区域定位的电路图。

图15为本发明进行区域定位的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。