CN112160780A - 一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置 - Google Patents

一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置 Download PDF

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Abstract

一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,包括孔底锚头、锚索、防冲吸能部件、孔外垫盘、传感器部件及卡兰;锚索一端固定在巷道壁内,另一端露置于巷道内;孔底锚头固装在位于巷道壁内的锚索端部;若干防冲吸能部件均布安装在巷道壁内的锚索上;孔外垫盘数量为两个,两个孔外垫盘并列套装在位于巷道内外露的锚索上,在两个孔外垫盘之间的锚索上分别安装防冲吸能部件和传感器部件;卡兰固装在外露锚索的最外端。本发明可通过让位吸能的方式抵抗冲击大变形,损坏的吸能部件可替换,保证锚索对冲击地压危险性巷道的支护作用不失效,同时能够测量压力和震冲速度用以计算冲击能量,便于与微震测量联合评价巷道冲击危险性,以便采取相应的围岩控制措施。

Description

一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置
技术领域
本发明属于矿用安全生产支护设备技术领域,特别是涉及一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置。
背景技术
冲击地压是采矿诱发的一种动力灾害,随着开采深度的增加以及开采强度的增大,冲击地压显现频繁。冲击地压是煤矿生产中遇到的最严重灾害之一,多发生在巷道中,因此巷道支护非常重要,而锚索固定是巷道支护的重要方法。但是,常规的锚索无法承受冲击地压危险性巷道的大变形,容易导致常规锚索断裂,从而起不到支护作用。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,可通过让位吸能的方式抵抗冲击大变形,且损坏的吸能部件可替换,保证锚索对冲击地压危险性巷道的支护作用不失效,同时能够测量压力和震冲速度用以计算冲击能量,便于与微震测量联合评价巷道冲击危险性,以便采取相应的围岩控制措施。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,包括孔底锚头、锚索、防冲吸能部件、孔外垫盘、传感器部件及卡兰;所述锚索一端固定在巷道壁内,锚索另一端露置于巷道内;所述孔底锚头固装在位于巷道壁内的锚索端部;所述防冲吸能部件数量若干,若干防冲吸能部件均布安装在巷道壁内的锚索上;所述孔外垫盘数量为两个,两个孔外垫盘并列套装在位于巷道内外露的锚索上,在两个孔外垫盘之间的锚索上分别安装防冲吸能部件和传感器部件;所述卡兰固装在外露锚索的最外端。
所述孔底锚头采用圆环形结构,所述锚索穿过孔底锚头的中心圆孔进行固定。
所述锚索选用碳纤维锚索或钢丝绳。
所述防冲吸能部件包括外筒、扩径波纹筒及扩径柱;所述外筒为空心柱体结构,外筒的外表面截面形状为六边形,外筒的内表面截面形状为圆形,外筒的内孔为二级阶梯孔;所述扩径波纹筒为薄壁空心柱体结构,扩径波纹筒的筒壁横截面形状为环状波纹形;所述扩径柱为空心柱体结构,扩径柱的外表面和内表面截面形状均为圆形,扩径柱一端设有倒角;所述扩径波纹筒同轴套装在外筒的大径端阶梯孔内,外筒的小径端阶梯孔套在锚索上;所述扩径柱固定套装在锚索上,扩径柱的倒角端伸入扩径波纹筒内并与扩径波纹筒的筒口顶靠接触。
所述外筒的大径端阶梯孔的孔径与扩径波纹筒的外切圆直径相等。
所述扩径柱的外径大于扩径波纹筒的内切圆直径。
所述防冲吸能部件和孔外垫盘的材质为金属、碳纤维或塑料。
所述传感器部件为空心圆柱体结构,传感器部件通过中心圆孔套在锚索上,在传感器部件一侧端面上安装有三个压力传感器和一个三向振速传感器。
本发明的有益效果:
本发明的智能监测震冲速度型防冲锚索装置,可通过让位吸能的方式抵抗冲击大变形,且损坏的吸能部件可替换,保证锚索对冲击地压危险性巷道的支护作用不失效,同时能够测量压力和震冲速度用以计算冲击能量,便于与微震测量联合评价巷道冲击危险性,以便采取相应的围岩控制措施。
附图说明
图1为本发明的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置的结构示意图;
图2为本发明的防冲吸能部件的结构示意图;
图3为图2中A-A剖视图;
图4为本发明的传感器部件的结构示意图;
图中,1—孔底锚头,2—锚索,3—防冲吸能部件,4—孔外垫盘,5—传感器部件,6—卡兰,3.1—外筒,3.2—扩径波纹筒,3.3—扩径柱,5.1—压力传感器,5.2—振速传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1~4所示,一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,包括孔底锚头1、锚索2、防冲吸能部件3、孔外垫盘4、传感器部件5及卡兰6;所述锚索2一端固定在巷道壁内,锚索2另一端露置于巷道内;所述孔底锚头1固装在位于巷道壁内的锚索2端部;所述防冲吸能部件3数量若干,若干防冲吸能部件3均布安装在巷道壁内的锚索2上;所述孔外垫盘4数量为两个,两个孔外垫盘4并列套装在位于巷道内外露的锚索2上,在两个孔外垫盘4之间的锚索2上分别安装防冲吸能部件3和传感器部件5;所述卡兰6固装在外露锚索2的最外端。
所述孔底锚头1采用圆环形结构,所述锚索2穿过孔底锚头1的中心圆孔进行固定。
所述锚索2选用碳纤维锚索或钢丝绳。
所述防冲吸能部件3包括外筒3.1、扩径波纹筒3.2及扩径柱3.3;所述外筒3.1为空心柱体结构,外筒3.1的外表面截面形状为六边形,外筒3.1的内表面截面形状为圆形,外筒3.1的内孔为二级阶梯孔;所述扩径波纹筒3.2为薄壁空心柱体结构,扩径波纹筒3.2的筒壁横截面形状为环状波纹形;所述扩径柱3.3为空心柱体结构,扩径柱3.3的外表面和内表面截面形状均为圆形,扩径柱3.3一端设有倒角;所述扩径波纹筒3.2同轴套装在外筒3.1的大径端阶梯孔内,外筒3.1的小径端阶梯孔套在锚索2上;所述扩径柱3.3固定套装在锚索2上,扩径柱3.3的倒角端伸入扩径波纹筒3.2内并与扩径波纹筒3.2的筒口顶靠接触。
所述外筒3.1的大径端阶梯孔的孔径与扩径波纹筒3.2的外切圆直径相等。
所述扩径柱3.3的外径大于扩径波纹筒3.2的内切圆直径。
所述防冲吸能部件3和孔外垫盘4的材质为金属、碳纤维或塑料。
所述传感器部件5为空心圆柱体结构,传感器部件5通过中心圆孔套在锚索2上,在传感器部件5一侧端面上安装有三个压力传感器5.1和一个三向振速传感器5.2。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程:
先在巷道壁上打钻锚固孔,钻孔的孔径与防冲吸能部件3的外筒3.1相适应,钻孔的深度根据防冲吸能部件3在孔内的数量和间距进行确定,当钻孔打钻完成后,在钻孔底部涂抹树脂锚固剂。
在巷道内,先将锚索2依次与外侧孔外垫盘4、传感器部件5、孔外防冲吸能部件3、内侧孔外垫盘4、孔内若干防冲吸能部件3以及孔底锚头1装配在一起,然后将装配有孔底锚头1和孔内若干防冲吸能部件3的锚索2一端送入钻孔内,直到树脂锚固剂将孔底锚头1固定在钻孔底部,锚索2另一端装配的内侧孔外垫盘4、孔外防冲吸能部件3、传感器部件5及外侧孔外垫盘4均置于钻孔外部,最后在外侧孔外垫盘4的外端装配上卡兰6,利用卡兰6对锚索2进行预紧并施加预紧力。
当围岩发生变形时,将对锚索2产生拉动作用,同时通过钻孔变形会使防冲吸能部件3的外筒3.1和扩径波纹筒3.2进一步与钻孔固定,而扩径柱3.3会随着锚索2拉动作用逐渐进入扩径波纹筒3.2内部,同时在扩径柱3.3的扩张作用下,扩径波纹筒3.2的波纹会被压平,而在波纹压平过程中会提供摩擦阻力,用以吸收冲击能量,保证锚索2不被拉扯断裂,进而保证支护作用始终起效。此外,两个孔外垫盘4之间的孔外防冲吸能部件3也会发生同样的吸能过程。
如果围岩变形很大时,防冲吸能部件3的扩径柱3.3完成进入扩径波纹筒3.2中,此时防冲吸能部件3的吸能防冲作用将失效,而发生失效的防冲吸能部件3会首先在孔口附近出现,此时可以换掉孔外防冲吸能部件3,而孔内若干防冲吸能部件3的失效顺序是由孔口逐渐向孔底发展的,即使邻近孔口的防冲吸能部件3失效,与其相邻的防冲吸能部件3仍可以替代失效的防冲吸能部件3继续发挥作用,从而保证锚索2不失效,可以始终产生支护作用。
在围岩发生变形时,位于两个孔外垫盘4之间的传感器部件5也会同步受到挤压,同时通过压力传感器5.1和三向振速传感器5.2分别测量压力和震冲速度,测量的压力和震冲速度数据会通过通讯电缆传输至井下分机,井下分机在对所有数据统一处理后传输至地面总机,进而对巷道冲击地压危险性和锚索支护状态进行评价,以便采取相应的围岩控制措施。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:包括孔底锚头、锚索、防冲吸能部件、孔外垫盘、传感器部件及卡兰;所述锚索一端固定在巷道壁内,锚索另一端露置于巷道内;所述孔底锚头固装在位于巷道壁内的锚索端部;所述防冲吸能部件数量若干,若干防冲吸能部件均布安装在巷道壁内的锚索上;所述孔外垫盘数量为两个,两个孔外垫盘并列套装在位于巷道内外露的锚索上,在两个孔外垫盘之间的锚索上分别安装防冲吸能部件和传感器部件;所述卡兰固装在外露锚索的最外端。
2.根据权利要求1所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述孔底锚头采用圆环形结构,所述锚索穿过孔底锚头的中心圆孔进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述锚索选用碳纤维锚索或钢丝绳。
4.根据权利要求1所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述防冲吸能部件包括外筒、扩径波纹筒及扩径柱;所述外筒为空心柱体结构,外筒的外表面截面形状为六边形,外筒的内表面截面形状为圆形,外筒的内孔为二级阶梯孔;所述扩径波纹筒为薄壁空心柱体结构,扩径波纹筒的筒壁横截面形状为环状波纹形;所述扩径柱为空心柱体结构,扩径柱的外表面和内表面截面形状均为圆形,扩径柱一端设有倒角;所述扩径波纹筒同轴套装在外筒的大径端阶梯孔内,外筒的小径端阶梯孔套在锚索上;所述扩径柱固定套装在锚索上,扩径柱的倒角端伸入扩径波纹筒内并与扩径波纹筒的筒口顶靠接触。
5.根据权利要求4所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述外筒的大径端阶梯孔的孔径与扩径波纹筒的外切圆直径相等。
6.根据权利要求4所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述扩径柱的外径大于扩径波纹筒的内切圆直径。
7.根据权利要求1所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述防冲吸能部件和孔外垫盘的材质为金属、碳纤维或塑料。
8.根据权利要求1所述的一种智能监测震冲速度型防冲锚索装置,其特征在于:所述传感器部件为空心圆柱体结构,传感器部件通过中心圆孔套在锚索上,在传感器部件一侧端面上安装有三个压力传感器和一个三向振速传感器。
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