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专利号: 2019103677539
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于围岩支护、失稳监测的锚杆,包括锚杆杆体以及固定连接于锚杆杆体一端的托板(1),其特征在于,所述锚杆杆体为双层结构,包括外层杆体(2)以及设置于外层杆体(2)内的围岩失稳监测装置,所述围岩失稳监测装置包括滑动设置于外层杆体(2)内的位移滑杆(3)以及设置于位移滑杆(3)与外层杆体(2)之间、用于感应围岩变形压力推动位移滑杆(3)产生位移的压力传感动力装置(4);

所述压力传感动力装置(4)包括用于感应围岩压力的弹性敏感元件、与弹性敏感元件电连接的微控制器、存储液压油的液压腔(42)、连接于位移滑杆(3)远离托板(1)的一端的弹力囊(41)以及连接液压腔(42)与弹力囊(41)的液压管;所述弹性敏感元件设置于外层杆体(2)远离托板(1)一端的内壁上,在锚杆受到围岩变形运动压力,作用于弹性敏感元件时,产生应力应变,并将压力信息传输至微控制器,微控制器控制液压腔(42)经由液压管向弹力囊(41)内注入液压油,将围岩压力信息传递至内层,为位移滑杆(3)提供有效推动力。

2.根据权利要求1所述的用于围岩支护、失稳监测的锚杆,其特征在于,所述外层杆体(2)表面均布压力孔(21);围岩变形运动时,给锚杆施加压力,压力孔(21)受压作用于弹性敏感元件。

3.根据权利要求1所述的用于围岩支护、失稳监测的锚杆,其特征在于,所述围岩失稳监测装置还包括有用于限定位移滑杆(3)位置的限位装置,所述限位装置包括与外层杆体(2)靠近托板(1)一端螺纹连接的螺栓组件以及均布于位移滑杆(3)外表面的多组弹力阻尼装置(7)。

4.根据权利要求3所述的用于围岩支护、失稳监测的锚杆,其特征在于,所述螺栓组件包括螺杆(5)和螺母(6),所述螺杆(5)外表面成型有外螺纹,所述外层杆体(2)靠近托板(1)一端的内壁上成型有与螺杆(5)外螺纹相匹配的内螺纹,所述螺杆(5)穿过托板中心孔与外层杆体(2)螺纹连接;所述螺杆(5)为空心结构,其侧壁上设置有弹性调节块,所述位移滑杆(3)伸出外层杆体(2)的一端穿过螺杆中心孔后暴露于岩体表面,所述位移滑杆(3)伸出外层杆体(2)一端的外表面设置有与弹性调节块位置和大小相匹配的第一凹槽,旋转螺杆(5),通过弹性调节块与第一凹槽的卡扣或错位,实现位移滑杆(3)的锁止或解锁;所述螺母(6)内壁成型有与螺杆(5)外螺纹相匹配的内螺纹,所述螺母(6)旋于螺杆(5)上,紧压托板(1)。

5.根据权利要求4所述的用于围岩支护、失稳监测的锚杆,其特征在于,所述弹性调节块贯穿螺杆(5)侧壁,两端分别接触位移滑杆(3)和托板(1),所述托板中心孔内壁上设置有与弹性调节块位置和大小相匹配的第二凹槽,旋转螺杆(5),解锁位移滑杆(3)后,弹性调节块与第二凹槽卡扣,锁止螺杆(5)。

6.根据权利要求3所述的用于围岩支护、失稳监测的锚杆,其特征在于,所述弹力阻尼装置(7)包括呈八字型的弹力卡扣(72)以及与弹力卡扣(72)对应设置固定安装于位移滑杆(3)外表面的圆形扣件(71),所述弹力卡扣(72)与外层杆体(2)内壁铰接。

7.根据权利要求3所述的用于围岩支护、失稳监测的锚杆,其特征在于,所述围岩失稳监测装置还包括套设安装于位移滑杆(3)外表面的滑动轴承(8)。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的用于围岩支护、失稳监测锚杆的安装方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:预制锚杆杆体,旋转螺杆(5)至弹性调节块与第一凹槽卡扣,锁止位移滑杆(3);

步骤二:根据巷道围岩性质、松动圈长度以及巷道支护设计要求,确定锚杆支护监测预警围岩的区域,钻凿一定数量的锚杆孔;

步骤三:在所述锚杆孔中用锚固剂进行充填;

步骤四:旋入锚杆杆体,把锚固剂管捣碎,锚孔内的锚固剂被均匀搅拌后锚杆杆体停止旋转,锚固剂凝固,锚杆杆体被固定于锚杆孔内,锚杆与岩层成为一个整体;

步骤五:将露出围岩的锚杆端头通过孔口封堵结构固定,安装锚杆托板(1);

步骤六:旋转螺杆(5),使得弹性调节块与第一凹槽错位,解锁位移滑杆(3);

步骤七:继续旋转螺杆(5),使得弹性调节块与第二凹槽卡扣,锁止螺杆(5);

步骤八:将螺母(6)旋于螺杆(5)上,并压紧锚杆托板(1)至岩壁,锚杆安装结束;

步骤九:锚杆安装完毕后,等待围岩运动,自动实时记录位移信息。

9.根据权利要求8所述的安装方法,其特征在于,所述锚固剂为香肠式树脂锚固剂。