[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

说明书

本发明公开了一种在线监测巷道围岩应力和变形的方法及装置，属于煤矿井下巷道围岩控制技术领域，解决了现有技术不能实时地、直观有效的反映巷道围岩应力及变形状态这一不足等问题。该方法，包括以下步骤：步骤1.用监测锚杆对巷道围岩进行支护，监测锚杆包括锚杆杆体和锚杆托盘，锚杆托盘在不同形变下显示不同的颜色；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；步骤5.处理器将颜色信号处理后发送至显示终端；步骤6.根据锚杆托盘变形情况采取安全措施。本发明可实时监测巷道围岩变形情况且无人为因素影响。

技术领域

本发明属于煤矿井下巷道围岩控制技术领域，特别涉及一种在线监测巷道围岩应力和变形的方法及装置。

背景技术

随着我国大部分煤炭主产区的浅部资源的枯竭，煤矿开采逐步进入深部开采阶段，受深部复杂条件的影响，深部巷道的维护技术难度随之增大，目前国内主流的支护方式是锚杆(索)支护。由于巷道是一种隐蔽工程，其安全隐患不易被发现，因此在生产过程中需要采取技术手段监测巷道围岩的变形情况。

目前国内主要使用顶板离层仪监测巷道围岩变形量，采用十字交叉法人工测量统计分析巷道顶底板及两帮的表面位移。

此类方法实施过程复杂，耗费大量的人力物力，采用十字交叉法测量巷道顶底板及两帮的表面位移具有不连续性且容易受到人为因素的严重影响，获取的数据不够严谨，不能实时地、直观有效的反映巷道围岩应力及变形状态。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种在线监测巷道围岩应力和变形的方法和装置，用以解决已有的巷道围岩变形监测手段需要大量的人力物力且容易受到人为因素的严重影响，获取的数据不够严谨，不能实时地、直观有效的反映巷道围岩应力及变形状态这一不足等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种在线监测巷道围岩应力和变形的方法，包括以下步骤：

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

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。

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。

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，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，无线信号收集基站通过光纤将颜色信号传输至处理器。

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。