CN114623953B - 一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置，属于煤矿井下巷道围岩控制技术领域。一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置，包括支撑架，支撑架，支撑架包括一弧形架以及设置在弧形架两侧的支撑杆，支撑架内还设置有滑槽；移动座，移动座卡设在滑槽中；设备箱，设备箱设置在移动座的一侧，且能够随移动座移动；监测组件，监测组件设置在设备箱中，监测组件包括一移动板，移动板的一侧设置有监测应力与变形的传感器，移动板能够在外部驱动下将传感器推出设备箱。在本申请文件中，监测组件可以围绕巷道内壁进行大范围的监测，代替人工检测，从而减少了操作人员劳动强度，且提高了操作安全性，同时能够对监测组件进行保护。

Description

一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置

技术领域

本发明涉及煤矿井下巷道围岩控制技术领域，更具体地说，涉及一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置。

背景技术

巷道开挖时，对于厚层状或块体状岩体内的巷道顶拱，顶板岩体除瞬时完成的弹性变形外，还可由塑性变形及其他原因而继续变形，使顶壁轮廓发生明显改变，但仍可保持稳定状态。开挖后，当那里产生拉应力集中，且其值超过围岩的抗拉强度时，顶拱围岩就将发生张裂破坏，尤其是当那里发育有近垂直的构造裂隙时，即使产生的拉应力很小也可使岩体拉开产生垂直的张性裂缝。为了巷道的安全需要对巷道围岩应力和变形进行监测，传统的监测，通常是人工拿取监测仪器对巷道内进行监测，但是，人工进行监测时，由于巷道的高度较高，人工不便于快速的对巷道的各个位置进行监测，导致监测效率较低，另外，使用人工进行监测时，如果巷道内有围岩碎块掉落，会对操作人员以及监测设备造成安全隐患。鉴于此，我们提出一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2.技术方案

一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置，包含：支撑架，所述支撑架包括一弧形架以及设置在所述弧形架两侧的支撑杆，所述支撑架内还设置有滑槽；移动座，所述移动座卡设在所述滑槽中，且所述移动座能够在外部驱动下沿所述滑槽滑动；设备箱，所述设备箱设置在所述移动座的一侧，且能够随所述移动座移动；监测组件，所述监测组件设置在所述设备箱中，所述监测组件包括一移动板，所述移动板的一侧设置有监测应力与变形的传感器，所述移动板能够在外部驱动下将传感器推出所述设备箱。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述滑槽内设置有齿条；所述移动座的一侧设置有电机，所述电机输出端穿过移动座的侧壁并套接固定有齿轮，所述齿轮与齿条啮合传动。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述移动座的一侧开设有插槽，所述插槽的至少一侧开设有一连通的卡槽；所述移动座的一侧设置有一设备座，所述设备座上与所述卡槽对应的设置有卡块，所述卡块通过弹簧活动设置于一活动槽中，当所述设备座插设如所述插槽中，所述卡块在弹簧作用下从所述活动槽中箱所述卡槽中滑动使得所述设备座与所述移动座连接固定；所述设备箱固定设置在所述设备座上。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，移动板的一侧固定设置有电推杆，所述移动板在所述电推杆下在所述设备箱内移动。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述设备箱内在所述移动板远离所述电推杆的一侧设置有密封组件，所述密封组件包括与所述设备箱的内壁连接固定的固定环；所述固定环远离所述移动板的一侧固定设置有多个导杆，相邻两个所述导杆之间均开设有弧形槽；所述设备箱内还可转动地设置有一转动环，所述转动环朝向所述固定环的一侧设置有多个密封板，多个所述密封板均通过滑杆可转动地设置在所述转动环的侧壁上，且所述滑杆的另一端穿过所述密封板滑动设置在所述弧形槽中；多个所述密封板上均开设有调节槽，所述导杆滑动设置在所述调节槽中；使得当所述转动环在外部驱动下带动所述密封板转动时，所述密封板在所述导杆与所述调节槽的作用下绕所述滑杆处转动。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述转动环的外侧沿其外壁均匀地设置有多个蜗齿，且所述设备箱内在所述转动环的一侧可转动地设置有一蜗杆，所述蜗杆与所述转动环外侧的多个所述蜗齿啮合传动，使得所述蜗杆在外部驱动作用下转动时带动所述转动环转动。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述设备箱内可转动地设置有一传动杆；所述传动杆朝向所述转动环的一侧固定设置有一锥齿轮A，对应所述蜗杆上设置有一锥齿轮B，所述锥齿轮A与所述锥齿轮B啮合传动，使得所述传动杆在外部驱动下转动时所述转动环随之转动。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述移动板上开设有传动孔，所述传动杆贯穿所述传动孔设置；所述传动杆的外侧开设有传动槽，所述传动槽包括连通的螺纹槽段和直线槽段，且所述螺纹槽段设置在远离所述转动环的一侧；对应所述传动孔的侧壁上设置有一导头，所述导头滑动卡设在所述传动槽中，使得所述传动杆随所述移动板的移动而转动。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述支撑杆下端安装固定有移动轮。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)通过设置支撑架，利用电机带动齿轮转动，在齿条的配合下，使得监测组件可以围绕巷道内壁进行大范围的监测，代替人工检测，从而提高了检测效率。

(2)通过设置可以拆卸的设备座，使得监测组件便于拆卸安装，从而便于装置的携带，通过设置密封组件，可以使得装置不使用时将监测组件保护在内，从而提高装置的防护性。

(3)通过设置蜗杆A及蜗轮A，可以使得弧型架可以放下，便于装置的携带，通过设置传动杆，使得密封组件在监测组件移动时进行自动打开，从而提高装置的自动化；

(4)通过设置传动槽，使得密封组件在移动板移动时即可及时地打开，方便监测传感器穿出，同样地，移动板向内移动对监测组件进行收纳时，可以带动密封组件及时将固定环封堵，对监测组件进行保护，同时，密封组件和移动板采用同一驱动控制，有利于节约设备空间，节省成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构前侧示意图；

图2为本发明的支撑架结构前侧局部剖视示意图；

图3为本发明的部分结构前侧示意图；

图4为本发明的部分结构左侧展开示意图；

图5为本发明的部分结构前侧局部剖视展开示意图；

图6为本发明的密封组件结构前侧展开示意图；

图中标号说明：1、支撑架；2、移动座；3、电机；4、设备座；5、设备箱；6、监测组件；7、密封组件；101、弧型架；102、支撑杆；103、滑槽；104、齿条；105、蜗轮A；106、蜗杆A；201、插槽；301、齿轮；401、卡块；402、弹簧；501、传动杆；502、锥齿轮A；503、传动槽；601、移动板；602、电推杆；701、固定环；702、弧型槽；703、导杆；704、转动环；705、密封板；706、滑杆；707、调节槽；708、蜗杆B；709、锥齿轮B。

具体实施方式

请参阅1-6图,本发明提供一种技术方案：

一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置，包括支撑架1，支撑架1内侧设有移动座2，移动座2右壁连接固定有电机3，移动座2前侧设有设备座4，设备座4前侧连接固定有设备箱5，设备箱5内部设有监测组件6，设备箱5左端内部设有密封组件7。

具体的，支撑架1包括弧型架101，弧型架101两端底面均铰接有支撑杆102，弧型架101内侧端面及支撑杆102内侧端面均开设有滑槽103，滑槽103后壁连接固定有齿条104。

在本实施方式中，齿条104起到传动作用。

进一步的，弧型架101左侧下端通过销轴连接固定有蜗轮A105，靠近左侧的支撑杆102外侧端面转动连接有蜗杆A106，蜗杆A106与蜗轮A105啮合传动，支撑杆102下端安装固定有移动轮。

在本实施方式中，蜗杆A106使得弧型架101可以通过销轴处相对于支撑杆102发生转动。

再进一步的，移动座2左端外壁与滑槽103内壁滑动配合，移动座2右端前壁开设有插槽201，插槽的上下两侧均开设有与插槽连通的卡槽。

在本实施方式中，插槽201起到固定作用。

更进一步的，电机3输出端穿过移动座2右壁延伸至内部并套接固定有齿轮301，齿轮301与齿条104啮合传动。

在本实施方式中，齿轮301使得监测组件6可以移动。

更进一步的，设备座4后端上下内壁均滑动配合有卡块401，卡块401内端端面通过弹簧402与设备座4后端上下内壁连接固定，卡块401外端后壁呈斜面结构设置，卡块401外端外壁与插槽201内壁活动卡接并卡入卡槽中，使得设备座与移动座连接固定。

在本实施方式中，卡块401起到快速固定作用。

更进一步的，设备箱5左端上侧内壁转动连接有传动杆501，传动杆501左端外壁套接固定有锥齿轮A502，传动杆501右端外壁开设有传动槽503，传动槽503左端呈直线结构设置，传动槽503右端呈螺旋形结构设置。

在本实施方式中，传动槽503右端呈螺旋形结构，使得传动杆501可以进行转动。

值得说明的是，监测组件6包括移动板601，设备箱5的内壁固定连接电推杆602，电推杆602的输出端与移动板601的右壁固定连接；移动板601左壁安装固定有用于对巷道围岩的应力和应变进行监测的传感器，移动板601上端开设有供传动杆外壁穿过的传动孔，传动孔的侧壁上设置有导头，该导头与传动槽503外壁滑动配合。

值得注意的是，密封组件7包括固定环701，固定环701外壁与设备箱5左端内壁连接固定，固定环701左壁呈环形结构开设有多个弧型槽702，固定环701左壁呈环形结构连接固定有多个导杆703。

在本实施方式中，弧型槽702起到限位作用。

除此之外，固定环701左侧设有转动环704，转动环704左壁与设备箱5左端内壁转动连接，转动环704右壁呈环形结构设置有多个密封板705，密封板上固定设置有滑杆706，滑杆的一侧可转动地设置在转动环的一侧，滑杆的另一端穿过密封板设置并伸入所述弧型槽702中，密封板705中部贯穿开设有调节槽707，调节槽707呈弧型结构设置，调节槽707内壁与导杆703外壁滑动配合，转动环704前侧外壁沿圆周设置有多个蜗齿，且多个蜗齿啮合有蜗杆B708，蜗杆B708上端外壁与设备箱5左端内壁转动连接，蜗杆B708上端外壁套接固定有锥齿轮B709，锥齿轮B709与锥齿轮A502啮合传动。

在本实施方式中，密封板705起到密封防护作用。

当需要对煤矿巷道围岩应力和变形进行监测时，可以利用移动轮，使得装置移动到巷道内，然后可以转动蜗杆A106，使得蜗杆A106带动蜗轮A105进行转动，从而使得蜗轮A105带动连接的弧型架101进行转动，使得弧型架101转动到支撑杆102上侧；

然后可以将设备座4插入到移动座2内，然后卡块401在弹簧402的作用下可以卡接到插槽201内，然后可以利用电推杆602带动连接的移动板601移动，此时移动板601上端内壁的导头会在传动杆501外壁的传动槽503内壁进行滑动，从而使得传动杆501可以进行转动，然后带动连接的锥齿轮A502进行转动，锥齿轮A502会带动锥齿轮B709进行转动，从而使得锥齿轮B709进行带动连接的蜗杆B708进行转动，从而使得蜗杆B708带动啮合的转动环704进行转动，从而使得转动环704带动铰接的密封板705进行转动，此时密封板705上的滑杆706会在固定环701上的弧型槽702内滑动，此时密封板705上的调节槽707会在导杆703的作用下进行转动，从而使得多个密封板705可以打开，使得监测传感器可以从设备箱5内移出，使得监测传感器可以与巷道内壁接触，然后可以利用电机3带动齿轮301转动，然后在齿条104的作用下，可以使得移动座2带动监测组件6进行移动，使得监测传感器可以对巷道内壁的特定位置进行监测。

Claims (4)

1.一种在线监测巷道围岩应力和变形的装置，其特征在于：包含：

支撑架，所述支撑架包括一弧形架以及设置在所述弧形架两侧的支撑杆，所述支撑架内还设置有滑槽；

移动座，所述移动座卡设在所述滑槽中，且所述移动座能够在外部驱动下沿所述滑槽滑动；

设备箱，所述设备箱设置在所述移动座的一侧，且能够随所述移动座移动；

监测组件，所述监测组件设置在所述设备箱中，所述监测组件包括一移动板，所述移动板的一侧设置有监测应力与变形的传感器，所述移动板能够在外部驱动下将传感器推出所述设备箱；

移动板的一侧固定设置有电推杆，所述移动板在所述电推杆下在所述设备箱内移动；

所述设备箱内在所述移动板远离所述电推杆的一侧设置有密封组件，所述密封组件包括与所述设备箱的内壁连接固定的固定环；

所述固定环远离所述移动板的一侧固定设置有多个导杆，相邻两个所述导杆之间均开设有弧形槽；

所述设备箱内还可转动地设置有一转动环，所述转动环朝向所述固定环的一侧设置有多个密封板，多个所述密封板均通过滑杆可转动地设置在所述转动环的侧壁上，且

所述滑杆的另一端穿过所述密封板滑动设置在所述弧形槽中；

多个所述密封板上均开设有调节槽，所述导杆滑动设置在所述调节槽中；使得当所述转动环在外部驱动下带动所述密封板转动时，所述密封板在所述导杆与所述调节槽的作用下绕所述滑杆处转动；

所述转动环的外侧沿其外壁均匀地设置有多个蜗齿，且所述设备箱内在所述转动环的一侧可转动地设置有一蜗杆，所述蜗杆与所述转动环外侧的多个所述蜗齿啮合传动，使得所述蜗杆在外部驱动作用下转动时带动所述转动环转动；

所述设备箱内可转动地设置有一传动杆；

所述传动杆朝向所述转动环的一侧固定设置有一锥齿轮A，对应所述蜗杆上设置有一锥齿轮B，所述锥齿轮A与所述锥齿轮B啮合传动，使得所述传动杆在外部驱动下转动时所述转动环随之转动；

所述移动板上开设有传动孔，所述传动杆贯穿所述传动孔设置；

所述传动杆的外侧开设有传动槽，所述传动槽包括连通的螺纹槽段和直线槽段，且所述螺纹槽段设置在远离所述转动环的一侧；

对应所述传动孔的侧壁上设置有一导头，所述导头滑动卡设在所述传动槽中，使得所述传动杆随所述移动板的移动而转动。

2.根据权利要求1所述的在线监测巷道围岩应力和变形的装置，其特征在于：所述滑槽内设置有齿条；

所述移动座的一侧设置有电机，所述电机输出端穿过移动座的侧壁并套接固定有齿轮，所述齿轮与齿条啮合传动。

3.根据权利要求1所述的在线监测巷道围岩应力和变形的装置，其特征在于：所述移动座的一侧开设有插槽，所述插槽的至少一侧开设有一连通的卡槽；

所述移动座的一侧设置有一设备座，所述设备座上与所述卡槽对应的设置有卡块，所述卡块通过弹簧活动设置于一活动槽中，当所述设备座插设于所述插槽中，所述卡块在弹簧作用下从所述活动槽中箱所述卡槽中滑动使得所述设备座与所述移动座连接固定；

所述设备箱固定设置在所述设备座上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的在线监测巷道围岩应力和变形的装置，其特征在于：所述支撑杆下端安装固定有移动轮。