CN112627871B - 一种可伸缩的自动卸压式锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可伸缩的自动卸压式锚杆，包括锚杆体、压力传感器、连接环、控制器，锚杆体至少包括第一锚杆体和第二锚杆体；连接环设在第一锚杆体和第二锚杆体的连接处周侧，连接环的内侧设置伸缩固定机构，压力传感器和控制器设置在锚杆体的上部，压力传感器、伸缩固定机构均与控制器电连接；所述伸缩固定机构在正常状态时，所述伸缩固定机构与所述锚杆体固定连接；所述伸缩固定机构收缩状态时，所述锚杆体受垃伸长。本发明通过设置压力传感器和伸缩固定结构，即可测量锚杆承受拉力大小，又能在承受拉力过大时自动伸长卸压，多次控制围岩变形。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，尤其涉及一种可伸缩的自动卸压式锚杆。
背景技术
随着我国煤炭的进一步开采，露天煤矿和地层浅部的煤炭资源越来越少，煤矿开采不断向深部发展，同时，巷道所处的地质条件也越发复杂，巷道围岩变形也越来越大。现有的锚杆在高地应力作用下，常常因为无法承受围岩的大变形而被拉断，因而往往需要二次支护，不仅浪费了大量的人力物力，还增加了修复难度、延长了工期。因此，现今设计的锚杆应具有一定的伸缩性，在承受的压力过大时能自动卸压，在压力释放后又能继续承受拉力，既能限制围岩的变形，又能防止其被拉断。
而目前已开发的可变形锚杆只能承受一次变形，无法多次卸压，并且功能单一，极大限制了可变形锚杆在岩土工程支护领域的推广应用。
发明内容
本发明提供了一种可伸缩的自动卸压式锚杆，通过设置压力传感器和伸缩固定结构，即可测量锚杆承受拉力大小，又能在承受拉力过大时自动伸长卸压，多次控制围岩变形。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种可伸缩的自动卸压式锚杆，包括锚杆体、压力传感器、连接环、控制器，所述锚杆体至少包括第一锚杆体和第二锚杆体；
所述连接环设在所述第一锚杆体和所述第二锚杆体的连接处周侧，所述连接环的内侧设置伸缩固定机构，所述压力传感器和所述控制器设置在所述锚杆体的上部，所述压力传感器、所述伸缩固定机构均与所述控制器电连接，所述控制器控制所述伸缩固定机构收缩；
所述伸缩固定机构在正常状态时，所述伸缩固定机构与所述锚杆体固定连接；所述伸缩固定机构收缩状态时，所述锚杆体受拉伸长。
压力传感器可实时监测锚杆所述的应力，当锚杆所受到的应力超过锚杆的极限时，压力传感器将信号输送到控制器，控制器接收到信号，将控制伸缩固定机构收缩卡接在锚杆体的执行端，锚杆体进行伸长，然后伸缩固定机构恢复到正常状态，继续卡接在锚杆体上，若压力传感器检测到应力又处在较大时，控制器继续控制伸缩固定机构，锚杆体进行伸长，因此锚杆体可以多次进行释放应力、卸压。
优选地，所述伸缩固定机构包括反应环、卡接单元，所述连接环内、第一锚杆体和所述第二锚杆体连接处外固定设置套筒，所述套筒沿周侧设置若干个侧孔，所述反应环设置在所述连接环的内侧，所述反应环内沿周侧设置多个卡接单元，所述卡接单元卡接在所述侧孔内，用于固定所述锚杆体，所述卡接单元与所述控制器电连接。
正常状态下，卡接单元卡接在侧孔内，在锚杆体受到的压力过大时，控制器控制卡接单元的执行端收缩，与侧孔脱离，锚杆体伸长，待锚杆体伸长，卡接单元的执行端卡接到下一个侧孔内，伸长停止，若此时应力传感器检测到应力还是过大，控制器继续控制卡接单元，使执行端脱离侧孔，锚杆体继续释放应力、卸压。
优选地，所述卡接单元包括电动推止器、弹性体、卡头、垫板和底板，所述弹性体的一端固定连接在所述反应环的内侧，另一端固定设置在所述垫板上，所述卡头固定在垫板上，所述电动推止器的固定端固定在所述底板上，所述电动推止器的自由端固接于所述垫板，所述电动推止器与所述控制器电连接，所述底板与所述反应环相切连接；
所述弹性体在正常状态时，所述卡头穿出所述底板、反应环卡接在侧孔内；所述弹性体在压缩状态时，所述卡头在所述反应环内。
正常状态下，弹性体处于自由状态，卡头卡接在侧孔内，以此固定住锚杆体、反应环，待控制器控制电动推止器工作时，电动推止器的自由端将伸长，垫板向压缩弹性件的一侧移动，带动卡头移动，从而将卡头脱离出侧孔内，此时锚杆体伸长，待卡头卡接到下一个侧孔时，伸长停止。
优选地，所述卡接单元还包括竖板，两块所述竖板平行设置在所述垫板的两侧，所述竖板的第一侧面固接于所述反应环，所述竖板的第二侧面穿出反应环，连接与所述套筒，所述第一侧面和所述第二侧面为平行面。
优选地，所述套筒的外侧开设滑槽，所述竖板的第二侧面置于所述滑槽内。
优选地，还包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器设置在所述锚杆体的上部，所述信号发射器与所述压力传感器电连接，信号接收器设置在反应环处，所述信号接收器、信号发射器均与所述控制器电连接。
优选地，所述锚杆体除所述连接环其他的杆体上设置凸出的摩擦棱角，用于增大锚杆体自身摩擦阻力。
优选地，所述反应环内设置用于供电给所述电动推止器的蓄电池。
优选地，所述锚杆体的顶端从上至下依次设置固定螺母、上垫板、压力传感器、环形薄垫片、信号发射器和下垫片。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明提供的锚杆的卸压技术可自动完成，在控制器内设置锚杆可承受的最大拉力值，压力传感器可实时监测锚杆的受力状态，及时分析围岩应力大小，待压力传感器检测到的力到达控制器的设定值时，控制器立即控制伸缩固定机构收缩卡接在锚杆体的执行端，使锚杆体保持自由状态，锚杆体进行伸长，然后伸缩固定机构恢复到正常状态，继续卡接在锚杆体上，若压力传感器检测到应力又处在较大时，控制器继续控制伸缩固定机构，锚杆体进行伸长，因此锚杆体可以多次进行释放应力、卸压。因此本发明的锚杆上的连接环部分可适用于不同强度的锚杆体，实现多次卸压，有效克服了传统伸缩锚杆只能一次伸长的缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例的可伸缩的自动卸压式锚杆的结构图；
图2为本发明实施例的反应环的侧面图；
图3为本发明实施例的反应环的俯视图；
图4为本发明实施例的套筒示意图。
附图标记说明：1-锚杆体；2-固定螺母；3-上垫板；4-压力传感器；5-信号发射器；6-下垫板；7-摩擦棱角；8-信号接收器；9-反应环；10-第一锚杆体；11-侧孔；12-连接环；13-下部锚杆体；14-套筒；15-卡接单元；1501-弹性体；1502-垫板；1503-卡头；1504-电动推止器；1505-底板；1506-竖板；16-滑槽。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可伸缩的自动卸压式锚杆作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
参看图1，一种可伸缩的自动卸压式锚杆，包括锚杆体1、压力传感器4、连接环12、控制器、信号发射器5、信号接收器8，锚杆体1的顶端从上至下依次设置固定螺母2、上垫板3、压力传感器4、环形薄垫片、信号发射器5和下垫板6，锚杆体1的顶端是露出在围岩体外，固定螺母2与上垫板3之间应放置橡胶垫片和薄铁片，防止螺母受力不均或温度变化而失效，下垫板6的下部岩体要做平面化处理，保证下垫板6和岩体均匀接触，锚杆体1至少包括第一锚杆体10和第二锚杆体13，也可根据实际情况包括多跟锚杆体1，如图1所示，具有三个锚杆体1；
压力传感器4、信号发射器5以及信号接收器8均与控制器电连接，所述压力传感器4与信号发射器5电连接；信号发射器5应安装刚性外壳，防止压力过大而压坏，信号发射器5和压力传感器4之间放置环形薄垫片，保证两者接触良好；
连接环12设在第一锚杆体10和第二锚杆体13的连接处周侧，若是锚杆体1具有三根锚杆体1结合在一起，则两个锚杆体1连接的部分均设置连接环12，连接环12内、第一锚杆体10和第二锚杆体13连接处外固定设置套筒14，套筒14沿周侧设置若干个侧孔11，套筒14长度与连接环12的长度可以相同，也可略短于外部的连接环12长度，套筒14外端与反应环预留一定的间隔，保证锚杆伸长时，卡接单元的执行端顺利进行下一个侧孔11且能承受大于锚杆拉力的剪切力，套筒14采用刚性材料或强度更高材料，套筒14与锚杆体1焊接，保证套筒14固定与第一锚杆体10和第二锚杆体13上，套筒14上开设有侧孔11，侧孔11不能穿透锚杆体1，防止注浆时，浆液流入，优选在第一锚杆体10上焊接第一套筒，第二锚杆体13上焊接第二套筒；
连接环12的内侧还设置反应环9，反应环9处设置信号接收器8，反应环9内沿周侧设置多个卡接单元15，卡接单元15的执行端卡接在侧孔11内，用于固定锚杆体1，卡接单元15与控制器电连接。
正常状态下，卡接单元15卡接在侧孔11内，压力传感器4实时监测锚杆的应力，当锚杆所受到的应力超过锚杆的极限时，压力传感器4将信号输送到信号发射器5，信号发射器5将信号发射给控制器，控制器接收到信号，控制器将控制卡接单元15工作的信号发送给信号接收器8，信号接收器8接收到信号，控制卡接单元15的执行端收缩，与侧孔11脱离，锚杆体1释放应力伸长，待锚杆体1伸长，卡接单元15的执行端到下一个侧孔11后，卡接单元15的执行端自动恢复，执行端卡接到侧孔11内，伸长停止；若压力传感器4检测到应力又处在较大时，控制器继续进行相同的控制过程，锚杆体1进行伸长，因此锚杆体1可以多次进行释放应力、卸压。
套筒14表面侧孔11在纵向间距一般取100mm，即当锚杆承受拉力过大而伸长时，一次只能伸长100mm。
参看图2和图3，具体地，卡接单元15包括电动推止器1504、弹性体1501、卡头1503、垫板1502和底板1505，弹性体1501的一端固定连接在反应环9的内侧，另一端固定设置在垫板1502上，卡头1503一端固定在垫板1502上，电动推止器1504的固定端固定在底板1505上，电动推止器1504的自由端固接于垫板1502，电动推止器1504与控制器电连接，底板1505与反应环9相切连接；
弹性体1501在正常状态时，卡头1503另一端穿出底板1505、反应环9卡接在侧孔11内；弹性体1501在压缩状态时，卡头1503在反应环9内。
正常状态下，弹性体1501处于自由状态，卡头1503卡接在侧孔11内，以此固定住锚杆体1、反应环9，待控制器控制电动推止器1504工作时，电动推止器1504的自由端将伸长，垫板1502向压缩弹性件的一侧移动，带动卡头1503移动，从而将卡头1503脱离出侧孔11内，此时锚杆体1伸长，待卡头1503卡接到下一个侧孔11时，伸长停止。
卡接单元15还包括竖板1506，套筒14的外侧开设滑槽16，两块竖板1506平行设置在垫板1502的两侧，竖板1506的第一侧面固接于反应环9，竖板1506的第二侧面固定反应环9，并穿出反应环9，置于套筒14上的滑槽16内，竖板1506的第一侧面和第二侧面为平行面。
优选地，锚杆体1除连接环12其他的杆体上设置凸出的摩擦棱角7，用于增大锚杆体1自身摩擦阻力。
优选地，反应环9内设置用于供电给电动推止器1504的蓄电池。
在地面上方还设置控制平台，控制平台均与信号发射器5、控制器信号连接，用于监控锚杆体1所受压力大小。在控制平台上设置报警装置，报警器与控制器信号连接，当锚杆体1所受压力过小，报警装置报警，操作人员需检查锚杆，防止锚杆已被拉断。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，包括锚杆体、压力传感器、连接环、控制器，所述锚杆体至少包括第一锚杆体和第二锚杆体；
所述连接环设在所述第一锚杆体和所述第二锚杆体的连接处周侧，所述连接环的内侧设置用伸缩固定机构，所述压力传感器和所述控制器设置在所述锚杆体的上部，所述压力传感器、所述伸缩固定机构均与所述控制器电连接；
所述伸缩固定机构在正常状态时，所述伸缩固定机构与所述锚杆体固定连接；所述伸缩固定机构收缩状态时，所述锚杆体受拉伸长；
所述伸缩固定机构包括反应环、卡接单元，所述连接环内、第一锚杆体和所述第二锚杆体连接处外固定设置套筒，所述套筒沿周侧设置若干个侧孔，所述反应环设置在所述连接环的内侧，所述反应环内沿周侧设置多个卡接单元，所述卡接单元卡接在所述侧孔内，用于固定所述锚杆体，所述卡接单元与所述控制器电连接；
还包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器设置在所述锚杆体的上部，所述信号发射器与所述压力传感器电连接，信号接收器设置在反应环处，所述信号接收器、信号发射器均与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，所述卡接单元包括电动推止器、弹性体、卡头、垫板和底板，所述弹性体的一端固定连接在所述反应环的内侧，另一端固定设置在所述垫板上，所述卡头固定在垫板上，所述电动推止器的固定端固定在所述底板上，所述电动推止器的自由端固接于所述垫板，所述电动推止器与所述控制器电连接，所述底板与所述反应环相切连接；
所述弹性体在正常状态时，所述卡头穿出所述底板、反应环卡接在侧孔内；所述弹性体在压缩状态时，所述卡头在所述反应环内。
3.根据权利要求2所述的可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，所述卡接单元还包括竖板，两块所述竖板平行设置在所述垫板的两侧，所述竖板的第一侧面固接于所述反应环，所述竖板的第二侧面穿出反应环，连接与所述套筒，所述第一侧面和所述第二侧面为平行面。
4.根据权利要求3所述的可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，所述套筒的外侧开设滑槽，所述竖板的第二侧面置于所述滑槽内。
5.根据权利要求1所述的可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，所述锚杆体除所述连接环其他的杆体上设置凸出的摩擦棱角。
6.根据权利要求2所述的可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，所述反应环内设置用于供电给所述电动推止器的蓄电池。
7.根据权利要求1所述的可伸缩的自动卸压式锚杆，其特征在于，所述锚杆体的顶端从上至下依次设置固定螺母、上垫板、压力传感器、环形薄垫片、信号发射器和下垫片。
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