[发明专利]测量围岩压力和变形的让压支护结构和方法

说明书

本发明公开了一种测量围岩压力和变形的让压支护结构，包括主支护板、副支护板，主支护板呈倒U形，主支护板两端插入底部围岩中，副支护板呈倒U形且套设于主支护板外侧，副支护板两端插入底部围岩中，主支护板外侧等距离布置若干个小室，每个小室中设置一个让压支护装置，让压支护装置底部固定在小室中，让压支护装置顶部固定在副支护板内侧，副支护板和主U型支护板之间设有压力和变形测量装置。本发明通过弹簧的变形能够吸收和消耗能量，符合围岩压力的变化特点及让压支护的受力性能，并通过连接传感器、装备测量刻度尺，能够得到围岩在不同时刻的压力、释放的能量和位移，对实际工程设计有很高的指导意义，具有安全可靠，效果良好的特点。

技术领域

本发明涉及采矿工程地质技术领域，特别涉及一种测量围岩压力和变形的让压支护结构和方法。

背景技术

近年来随着开采深度的不断增加，全煤巷道及软岩巷道的数量越来越多，围岩产生松动破坏及大变形的现象也越来越普遍。围岩支护技术显得尤为重要，在围岩支护方案和支护机理上，要着眼于即允许围岩有一定的变形，又能对围岩变形进行有效的控制，充分利用围岩自身的承载能力，实现主动支护，保证让压支护结构的稳定。

让压支护的设计往往决定让压支护结构的有效性和使用寿命。在过去多年的围岩工程实践中，人们创造了许多具有让压功能的支护材料和支护结构，并在隧道让压支护方面取得了一定的成果，但都较多集中在概念定性分析和试验研究，让压支护的力学反应研究较少，并且在支护中测量不出围岩压力、释放的能量和围岩变形的位移，在实际工程设计和计算中达不到更好的参考价值。

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、工作可靠的测量围岩压力和变形的让压支护结构，并提供一种支护方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种测量围岩压力和变形的让压支护结构，包括主支护板、副支护板、让压支护装置、压力和变形测量装置，所述主支护板呈倒U形，主支护板两端插入底部围岩中，副支护板呈倒U形且套设于主支护板外侧，副支护板两端插入底部围岩中，主支护板外侧等距离布置若干个小室，每个小室中设置一个让压支护装置，让压支护装置底部固定在小室中，让压支护装置顶部固定在副支护板内侧，副支护板和主U型支护板之间设有压力和变形测量装置，副支护板外侧与周边围岩接触，并把外界围岩的力传输给让压支护装置，主支护板位于让压支护装置下方，为让压支护装置提供支撑力，保证让压支护装置下方不发生变形移动。

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述让压支护装置包括上卡槽、上垫板、弹簧、下卡槽、传感器、下垫板、连接线，所述弹簧的上下两端分别固定设置上垫板和下垫板，上垫板固定在上卡槽中，上卡槽通过号螺丝固定在副支护板内侧，下垫板固定在下卡槽中，下卡槽通过号螺丝固定在主支护板外侧的小室中，所述下卡槽与小室之间设有传感器，传感器端部的连接线与控制器连接。

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述上卡槽和下卡槽均呈U型且开口相对设置，上卡槽和下卡槽外侧周边均钻有带螺纹的贯穿孔洞，内侧钻有带螺纹的非贯穿孔洞。

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述上垫板与下垫板均为长方体，内部有一圈螺旋形槽与其上表面齐平，上垫板与下垫板上端均设有端部内嵌六角螺纹孔，通过端部内嵌六角螺纹孔分别与上卡槽和下卡槽固定连接。

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述传感器为长方体，传感器上端设有贯通螺纹孔道和端部内嵌六角贯通螺纹孔道。

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述弹簧为圆柱形螺旋弹簧，上下两端均做了研磨处理。

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述压力和变形测量装置包括刻度尺、号螺丝、压槽、垫板、号螺丝，刻度尺下端通过垫板使用号螺丝与主支护板固定连接，压槽放置于刻度尺上，并使用号螺丝将压槽与副支护板固定.

上述测量围岩压力和变形的让压支护结构，所述压槽下端与刻度尺的0mm位置对应，刻度尺与副支护板对齐的点的切线位置为刻度尺的初始刻度0mm。