CN111878169A - 一种可测量隧道围岩内部变形的岩石锚杆及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆及工作方法，包括外管，外管内部设置有内杆，内杆与外管能够相对滑动且内杆一侧端部伸出至外管外部，外管与内杆之间设置有电阻式位移监测件，电阻式位移监测件能够检测外管和内杆的相对移动距离，外管端部能够设置紧固件，紧固件能够将外管与岩体紧固，本发明的岩石锚杆对围岩变形监测省时省力。
Description
技术领域
本发明涉及矿井中巷道围岩控制技术领域，具体涉及一种可测量隧道围岩内部变形的岩石锚杆及工作方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
随着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，目前主流的支护方式是锚杆(索)支护。发明人发现，很多锚杆与其所锚固的围岩并不能紧密贴合，大部分锚杆靠着挤压应力来固定岩石，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。发明人发现，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项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变形状态。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种可测量隧道围岩内部变形的岩石锚杆，能够很好的和围岩贴合，并且能够利用锚杆直观并实时记录围岩内部的变形情况，对围岩的变形监测方便，监测结果准确。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，包括外管，所述外管内部设置有内杆，内杆与外管能够相对滑动且内杆一侧端部伸出至外管外部，所述外管与内杆之间设置有电阻式位移监测件，电阻式位移监测件能够检测外管和内杆的相对移动距离，所述外管端部能够设置紧固件，所述紧固件能够将外管与岩体紧固。
第二方面，本发明的实施例提供了一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆的工作方法：外管和内杆通过岩体预先钻孔的钻孔插入岩体中，外管利用紧固件与岩体紧固，外管能够在岩体产生裂缝的作用下相对于内杆滑动，电阻式位移检测件能够监测滑动距离，进而监测岩体的位移。
本发明的有益效果：
本发明的岩石锚杆，具有能够相对滑动的外管和内杆，且外管安装有电阻式位移监测件，在岩石内部变形的情况下，外管和电阻式位移监测件能够相对内杆滑动，使电阻式位移监测件的电阻发生变化，进而反应处岩石内部的变形情况，测量岩石内部变形情况具有连续性，且对岩石的变形情况监测方法简单，施工方便，省时省力，能够实时地、直观有效的反映巷道围岩变形状态。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构示意图；
图2为本发明实施例2药剂管放置示意图；
图3为本发明实施例2药剂管捣碎示意图；
图4为本发明实施例2围岩裂缝检测原理示意图；
其中，1.外管，2.内杆，3.电阻式位移计，4.垫板，5.螺母，6.药剂管，7.钻孔，8.裂缝。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，目前的巷道围岩变形监测方法实施过程复杂，耗费了大量的人力物力，针对上述问题，本申请提出了一种可测量隧道围岩内部变形的岩石锚杆。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1所示，一种可测量隧道围岩内部变形的岩石锚杆，包括锚杆本体和多个药剂管，所述药剂管内盛装有化学药剂。
所述锚杆本体包括由钢材质制成的外管1和内杆2，所述外管采用空心管，所述内杆设置在外管内部，外管和内杆可以产生相对滑动，所述内杆的长度大于外管的长度，内杆置入外管后，其一端能够伸出至外管外部。
所述外管和内杆之间设置有电阻式位移监测件，本实施例中，所述电阻式位移监测件采用现有的电阻式位移计3。
电阻式位移计适用于布设在混凝土结构或其他材料结构内及表面，测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度，也可用于测量土坝、土堤、边坡、桥梁等结构物的位移、沉陷、应变、滑移等。
所述电阻式位移计由测量杆、护管、滑动式电阻器、信号传输电缆等元件组成，当被测结构物发生变形时，带动测量杆产生位移，通过转换机构传递给滑动式电阻器，滑动式电阻器将位移物理量转变为电信号，经电缆传输，即可测出被测结构物位移的变化量。
本实施例中，所述电阻式位移计安装在内杆上，所述电阻式位移计的测量杆与外管固定连接，外管与内杆发生相对位移时，电阻式位移计能够检测外管和内杆的相对移动距离。
在其他一些实施例中，所述电阻式位移计安装在外管上，电阻式位移计的测量杆与内杆固定连接，外管与内杆发生相对位移时，电阻式位移计能够检测外管和内杆的相对移动距离。
所述电阻式位移计与监控系统连接，能够将采集的位移信息传输给监控系统，所述监控系统采用主控计算机或移动终端，所述主控计算机与电阻式位移计通过信号传输线连接，能够接收电阻式位移计传输的位移信息，所述移动终端采用手机或平板电脑，与电阻式位移计通过无线传输连接，能够接收电阻式位移计采集的位移信息。
所述外管的端部还能够设置紧固件，所述紧固件用于将外管与岩体锁紧固定。
所述紧固件包括垫板4，所述外管的端部能够穿过所述垫板并固定连接锁紧件，所述锁紧件能够将垫板压紧在岩体表面。
本实施例中，所述垫板包括压紧板，所述压紧板一侧表面用于压紧岩体表面，另一侧表面的中心位置设置有锥台状结构的压紧台。
所述外管穿过垫板的部分设置有螺纹结构，所述锁紧件采用螺母5，所述螺母通过螺纹结构与外管螺纹连接，并能够将垫板压紧在岩体表面。
通过垫板压紧岩体表面，可以避免岩石承载时出现应力集中现象而导致破坏。
本实施例中，所述药剂管6设置多个，药剂管中的化学药剂采用现有化学锚栓中的化学药剂，为树脂、固化剂和石英颗粒的混合物。
实施例2：
本实施例公开了实施例1所述的可测量隧道围岩内部变形的岩石锚杆的工作方法：
如图2-图3所示，预先在岩体上施工锚杆的位置处进行钻孔7。
在钻孔内部沿钻孔轴线方向放置多个盛装有化学药剂的药剂管。
将锚杆本体插入钻孔中，外管和内杆将药剂管捣碎，其中，树脂、固化剂和石英颗粒混合在一起填充锚杆本体与钻孔孔壁之间的缝隙，并将内杆端部与岩体固定在一起。通过化学药剂可以使锚杆本体与围岩紧密结合，可加强支护效果,防止锚杆本体受力过大发生破断,进一步阻止围岩应力和变形增大，保证巷道围岩在服务期间的稳定性,提高矿井生产的安全性和生产效率。
将垫板套在外管上，并将螺母旋紧在外管上，螺母将垫板压紧在岩体表面，将外管与岩体进行固定。
如图4所示，当岩体内部开裂产生裂缝8时，外管、垫板和螺母会在岩石开裂的作用下向岩石外侧方向移动，由于内杆端部固定，所以内杆不会产生移动，外管和内杆会产生相对滑动，岩石内部的变形情况通过外管和内杆的相对滑动转化为电阻式位移计的输出电信号，并传输到监控系统中，工作人员利用监控系统实时检测岩石的变形情况，工作人员对采集的数据进行记录和分析，有利于精确把握巷道围岩变形的实时状态，计时对可能发生的各种安全事故策划出安全方案，有利于有效的保证生产安全。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，包括外管，外管内部设置有内杆，内杆与外管能够相对滑动且内杆一侧端部伸出至外管外部，外管与内杆之间设置有电阻式位移监测件，电阻式位移监测件能够检测外管和内杆的相对移动距离，外管端部能够设置紧固件，紧固件能够将外管与岩体紧固。
2.如权利要求1所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述可测量围岩内部变形的岩石锚杆还包括药剂管，所述药剂管用于预先置岩体钻孔内部，药剂管内盛装有化学药剂。
3.如权利要求2所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述化学药剂采用树脂、固化剂和石英颗粒的混合物。
4.如权利要求1所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述紧固件包括能够套接在外管端部的垫板，所述外管能够穿过垫板且固定连接锁紧件，锁紧件能够将垫板压紧在岩体表面。
5.如权利要求4所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述垫板包括压紧板，所述压紧板一侧表面用于压紧岩体，另一侧表面设置有锥台状的压紧台。
6.如权利要求4所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述外管用于穿过垫板的端部设置有螺纹管段，所述锁紧件采用锁紧螺母，所述锁紧螺母螺纹连接在螺纹管段上。
7.如权利要求1所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述电阻式位移监测件采用电阻式位移计，所述电阻式位移件安装在内杆上，电阻式位移计的测量杆与外管固定连接，或电阻式位移计安装在外管上，电阻式位移计的测量杆与内杆固定连接，所述电阻式位移计与监控系统连接，能够将采集的位移信息传输给监控系统。
8.如权利要求7所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述监控系统采用主控计算机或，所述主控计算机与电阻式位移计连接，电阻式位移计采集的信息能够传输给主控计算机。
9.如权利要求7所述的一种可测量围岩内部变形的岩石锚杆，其特征在于，所述监控系统采用移动终端，所述移动终端与电阻式位移计通过无线传输模块连接。
10.一种权利要求1-9任一项所述的可测量围岩内部变形的岩石锚杆的工作方法，其特征在于，外管和内杆通过岩体预先钻孔的钻孔插入岩体中，外管利用紧固件与岩体紧固，外管能够在岩体产生裂缝的作用下相对于内杆滑动，电阻式位移检测件能够监测滑动距离，进而监测岩体的位移。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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