CN109882228A - 一种锚杆及围岩应变连续监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于围岩监测技术领域，公开了一种锚杆，包括：锚杆体、支撑托盘以及锚杆头；所述锚杆体内开设有空腔，所述空腔内布设有分布式传感光纤；所述支撑托盘套接在所述锚杆体上，并通过所述锚杆头锁定。本发明提供的锚杆能够基于锚杆的支护功能，实现应变连续监测，从而实现可靠的围岩稳定性判断。

Description

一种锚杆及围岩应变连续监测方法

技术领域

本发明涉及围岩监测技术领域，特别涉及一种锚杆及围岩应变连续监测方法。

背景技术

在矿产开采领域中，需要实时监测围岩的加固效果和稳定性，用于控制安全风险。现有技术中，通过传感器布点的方式采集围岩的应变等参数，用于判断围岩的稳定性。通常多采用基于应变片的传感器分散布点的方式，这种离散的布点方式能够获得较大范围的数据，但是往往数据也是分散的各个点，无法检测整体的连续应变变化，导致评估结果并不可靠。

发明内容

本发明提供一种锚杆及围岩应变连续监测方法，解决现有技术中围岩应变监测分散布点，数据离散不连续的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种锚杆，包括：锚杆体、支撑托盘以及锚杆头；

所述锚杆体内开设有空腔，所述空腔内布设有分布式传感光纤；

所述支撑托盘套接在所述锚杆体上，并通过所述锚杆头锁定。

进一步地，所述锚杆体的第一端开设与所述空腔连通的窗口；

所述分布式传感光纤的连接头设置在所述窗口处。

进一步地，所述空腔内设置有填充材料，将所述分布式传感光纤固定在所述空腔内。

进一步地，所述锚杆体的杆身上设置有螺纹。

进一步地，所述支撑托盘包括：托盘座以及支撑座；

所述托盘座包括：托盘部，所述托盘部上开设有球面槽，所述球面槽底端开设有与所述锚杆体相匹配的第一通孔；

所述支撑座包括：球面部，所述球面部嵌于所述球面槽内，所述球面部上开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相对；

所述锚杆体嵌于所述第一通孔和所述第二通孔内，所述锚杆头固定在所述锚杆体的第一端并抵靠在所述支撑座上。

进一步地，所述支撑托盘还包括：限位套筒；

所述限位套筒固定在所述第二通孔内，所述限位套筒嵌于所述第一通孔内。

进一步地，所述限位套筒内设置有与所述内螺纹。

进一步地，所述支撑托盘还包括：连杆；

所述连杆的两端分别通过销轴与所述支撑座和所述托盘座相连。

进一步地，所述锚杆体的第一端开设有外螺纹，所述锚杆头开设有相配合的内螺纹。

一种围岩应变连续监测方法，采用所述的锚杆；并具体包括：

通过所述锚杆对围岩进行支护；

采用信号线缆连接所述分布式传感光纤与远端监控设备；

所述远端监控设备将接收到的应变进行积分获得所述锚杆的变形和伸长量。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的锚杆，通过在锚杆体内开设有轴向腔体，并在其内设置分布式传感光纤，从而实时监测锚杆在支护状态下的通过传感光纤的应变，获取锚杆体的变形和伸长量，从而根据锚杆的变形推算围岩体内部的变形与应力，达到最终评价加固效果及围压稳定性的目的。值得注意的是，通过传感光线能够十分可靠的得到连续的锚杆应变，从而实现一个区域的连续监测，使得检测的数据充分反应所在区域的实际应变情况，因此数据更为完整可靠。

附图说明

图1为本发明提供的锚杆的结构示意图；

图2为本发明提供的锚杆体的截面示意图；

图3为本发明提供的支撑托盘的机构示意图；

图4为本发明提供的锚杆头的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种锚杆，解决现有技术中围岩应变监测分散布点，数据离散不连续的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1和图2，一种锚杆，包括：锚杆体1、支撑托盘2以及锚杆头3。

其中，所述锚杆体1内开设有空腔12，所述空腔12内布设有分布式传感光纤13；从而通过分布式传感光纤13感应锚杆体1的形变和伸长量，转换成光线应变，回传给监测终端，得到围岩体内部的变形与应力，达到最终评价加固效果及围压稳定性的目的。

所述支撑托盘2套接在所述锚杆体1上，并通过所述锚杆头3锁定。

进一步地，所述锚杆体1的第一端15开设与所述空腔连通的窗口16；所述分布式传感光纤12的连接头设置在所述窗口16处，从而便于连接信号线。

进一步地，所述空腔12内设置有填充材料14，将所述分布式传感光纤13固定在所述空腔12内，限制光纤的振动幅度，保持抵靠在锚杆体1上。

进一步地，所述锚杆体1的杆身上设置有螺纹11，从而使得锚杆能够稳定的嵌合在围岩内。

所述支撑托盘2包括：托盘座21以及支撑座22；所述托盘座21包括：托盘部，所述托盘部上开设有球面槽，所述球面槽底端开设有与所述锚杆体1相匹配的第一通孔；从而使得锚杆体1能够穿过。

所述支撑座22包括：球面部，所述球面部嵌于所述球面槽内，所述球面部上开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相对；所述锚杆体1嵌于所述第一通孔和所述第二通孔内，所述锚杆头3固定在所述锚杆体1的第一端并抵靠在所述支撑座22上。从而使得所述支撑座22能够沿球面转动，从而能够微调锚杆体1方位和姿态，便于监测。

进一步地，所述支撑托盘21还包括：限位套筒23；所述限位套筒23固定在所述第二通孔内，所述限位套筒23嵌于所述第一通孔内。从而使得限位套筒23能够承载所述锚杆体1，实现可靠的调节操作。

进一步地，所述限位套筒23内设置有与所述内螺纹，便于所述锚杆体1的固定。

所述支撑托盘2还包括：连杆24；所述连杆24的两端分别通过销轴与所述支撑座22和所述托盘座21相连；也就是连杆24两端分别与所述支撑座22和所述托盘座21活动连接，保持所述支撑座22和所述托盘座21连接在一起的同时，也存在较大的调节灵活性，便于沿球面相对移动。

进一步地，所述锚杆体1的第一端15开设有外螺纹，所述锚杆头3开设有相配合的内螺纹31，从而使得锚杆头3与所述锚杆体1螺纹相连。

一种围岩应变连续监测方法，采用所述的锚杆；并具体包括：

通过所述锚杆对围岩进行支护；

采用信号线缆连接所述分布式传感光纤与远端监控设备；

所述远端监控设备将接收到的应变进行积分获得所述锚杆的变形和伸长量。

当锚杆在托盘的固定下以一定的角度打入围岩中，拧下锚杆头部的保护螺帽，将光纤接口与外部监测设备连接，利用光纤传感技术可以直接测得光纤的应变，根据应变的概念在整条光纤长度上进行积分就可以求出锚杆的变形和伸长量，由此可以推断围岩内部的变形与应力，从而评价煤矿围岩的加固效果及稳定性，适于应用在煤矿巷道工程中。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的锚杆，通过在锚杆体内开设有轴向腔体，并在其内设置分布式传感光纤，从而实时监测锚杆在支护状态下的通过传感光纤的应变，获取锚杆体的变形和伸长量，从而根据锚杆的变形推算围岩体内部的变形与应力，达到最终评价加固效果及围压稳定性的目的。值得注意的是，通过传感光线能够十分可靠的得到连续的锚杆应变，从而实现一个区域的连续监测，使得检测的数据充分反应所在区域的实际应变情况，因此数据更为完整可靠。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种锚杆，其特征在于，包括：锚杆体、支撑托盘以及锚杆头；

所述锚杆体内开设有空腔，所述空腔内布设有分布式传感光纤；

所述支撑托盘套接在所述锚杆体上，并通过所述锚杆头锁定。

2.如权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述锚杆体的第一端开设与所述空腔连通的窗口；

所述分布式传感光纤的连接头设置在所述窗口处。

3.如权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述空腔内设置有填充材料，将所述分布式传感光纤固定在所述空腔内。

4.如权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述锚杆体的杆身上设置有螺纹。

5.如权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述支撑托盘包括：托盘座以及支撑座；

所述托盘座包括：托盘部，所述托盘部上开设有球面槽，所述球面槽底端开设有与所述锚杆体相匹配的第一通孔；

所述支撑座包括：球面部，所述球面部嵌于所述球面槽内，所述球面部上开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相对；

所述锚杆体嵌于所述第一通孔和所述第二通孔内，所述锚杆头固定在所述锚杆体的第一端并抵靠在所述支撑座上。

6.如权利要求5所述的锚杆，其特征在于，所述支撑托盘还包括：限位套筒；

所述限位套筒固定在所述第二通孔内，所述限位套筒嵌于所述第一通孔内。

7.如权利要求6所述的锚杆，其特征在于，所述限位套筒内设置有与所述内螺纹。

8.如权利要求5所述的锚杆，其特征在于，所述支撑托盘还包括：连杆；

所述连杆的两端分别通过销轴与所述支撑座和所述托盘座相连。

9.如权利要求1～8任一项所述的锚杆，其特征在于，所述锚杆体的第一端开设有外螺纹，所述锚杆头开设有相配合的内螺纹。

10.一种围岩应变连续监测方法，其特征在于，采用权利要求1所述的锚杆；并具体包括：

通过所述锚杆对围岩进行支护；

采用信号线缆连接所述分布式传感光纤与远端监控设备；

所述远端监控设备将接收到的应变进行积分获得所述锚杆的变形和伸长量。