[发明专利]一种在线监测巷道围岩应力和变形的方法及装置

权利要求书

1.一种在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.用监测锚杆对巷道围岩进行支护，所述监测锚杆包括锚杆杆体和锚杆托盘，所述锚杆托盘在不同形变下显示不同的颜色；

所述锚杆托盘中添加有压致变色材料，使锚杆托盘在不同变形下显示不同的颜色；

或所述锚杆托盘外表面设置有附属显色层，所述附属显色层在压力变化时颜色发生变化；

所述附属显色层为压致变色材料涂装在锚杆托盘外部形成的涂层；

或所述附属显色层为内部封装有压致变色材料的透明树脂夹层，所述附属显色层通过粘合剂与锚杆托盘粘结；

步骤2.安装颜色捕获传感器及信号传输装置；

步骤3.巷道围岩变形时锚杆托盘应力状态和变形延伸率改变，锚杆托盘在灯光照射下反射的颜色发生变化；

步骤4.颜色捕获传感器实时监测锚杆托盘颜色，锚杆托盘颜色发生变化时，信号传输装置将颜色捕获传感器捕获的颜色信号输送至处理器；

步骤5.处理器将颜色信号处理后发送至显示终端，图形化显示锚杆托盘变形情况；

步骤6.根据锚杆托盘变形情况采取安全措施。

2.根据权利要求1所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述步骤3中：

安装检测锚杆时施加预紧力后，锚杆托盘处于Ⅰ级受力状态，显示第一颜色；

处于II级受力状态时显示第二颜色，此时锚杆托盘的变形量达到极限变形量的50％；

发生III级受力状态时显示第三颜色，此时锚杆托盘的变形量达到极限变形量的80％；

发生Ⅳ级受力状态时显示第四颜色，此时锚杆托盘的变形量达到极限变形量的90％，锚杆托盘即将失去承载能力。

3.根据权利要求1所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述步骤4中：信号传输装置包括无线信号传输装置和无线信号收集基站，所述无线信号传输装置将颜色捕获传感器捕获的颜色信号传输至无线信号收集基站，所述无线信号收集基站通过光纤将颜色信号传输至处理器。

4.根据权利要求2所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述步骤6中，锚杆托盘发生Ⅲ级受力变形显示第三颜色时，显示终端发出预警，采取补强支护措施。

5.根据权利要求2所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述步骤6中，锚杆托盘发生Ⅳ级受力变形显示第四颜色时，锚杆托盘即将失去承载能力，撤离工作人员。

6.根据权利要求4所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述锚杆杆体为中空的注浆锚杆，通过显示第三颜色的锚杆托盘对应的注浆锚杆注浆进行补强支护。

7.根据权利要求4所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述锚杆杆体为中空的注浆锚杆，对显示第三颜色的锚杆托盘对应的注浆锚杆及其关于巷道轴线对称位置的注浆锚杆同时进行注浆补强。

8.根据权利要求1-7任一项所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述锚杆托盘中心位置下凹形成托盘端面和托盘凹部，所述托盘凹部底面设置有中心孔，所述中心孔尺寸与锚杆杆体匹配。

9.根据权利要求1所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法，其特征在于，所述步骤2中，颜色捕获传感器设置在两排锚杆的中间位置，每个颜色捕获传感器对应监测两个托盘。

10.根据权利要求1-9任一项所述的在线监测巷道围岩应力和变形的方法采用的装置，其特征在于，包括监测锚杆、颜色捕获传感器、无线信号传输装置、无线信号收集基站、处理器及显示终端；

所述监测锚杆包括锚杆杆体和锚杆托盘，所述锚杆托盘在不同形变下显示不同的颜色；

所述无线信号传输装置设置在巷道顶板上，所述无线信号收集基站设置在沿着工作面推进方向的巷道端头位置，所述处理器与无线信号收集基站连接。