基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿；井底處理分站，包括依次連接的有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)采集處理控制中心和信號放大器，所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端通過礦用輕型移動電纜與所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿相連，所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸入端與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸出端相連，所述信號放大器的輸入端與所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸出端相連；工業(yè)電腦，與所述信號放大器的輸出端通訊連接。本實用新型所述系統(tǒng)應(yīng)力測定時無需再打鉆另行測量，多功能錨桿已經(jīng)帶有測量應(yīng)力的功能，節(jié)省了人力物力、材料和裝置。
【專利說明】基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及礦山用具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在礦山巷道內(nèi)，不僅要進行錨桿支護，而且為了確保巷道安全，礦山工作人員需要定時檢測巷道煤巖的應(yīng)力，以避免冒頂、煤巖突出等礦山事故的發(fā)生。在該行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，礦山巷道的主動支護與煤巖應(yīng)力的測定是分時分地分工具的，即支護與應(yīng)力測定是分開工作的，不僅投入人力、物力，增加成本，而且增加了不安全因素。近年來我國煤礦事故頻繁發(fā)生，造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡，在諸多影響采礦工程穩(wěn)定性的因素中，地應(yīng)力是最重要和最根本的因素之一，目前，我國大多數(shù)的煤礦應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)都是從國外引進，成本
曰蟲印貝ο
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
[0004]一種基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括:
[0005]分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿，置于井下的鉆孔中；
[0006]井底處理分站，置于井下，包括依次連接的有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)采集處理控制中心和信號放大器，其中，所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端通過礦用輕型移動電纜與所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿相連，所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸入端與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸出端相連，所述信號放大器的輸入端與所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸出端相連；
[0007]工業(yè)電腦，位于地上，與所述信號放大器的輸出端通過礦用輕型移動電纜連接。
[0008]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿為I?32個，每個所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿分別通過礦用輕型移動電纜與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連。
[0009]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿包括:應(yīng)力感應(yīng)器，其內(nèi)部包括用于容納油體的空腔；三通管，包括主管和與所述主管垂直設(shè)置并連通的支管，所述主管的一端通過高壓油管與所述應(yīng)力感應(yīng)器相連通，另一端與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接，所述支管與高壓油泵相連，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過礦用輕型移動電纜與外部設(shè)備相連；分級式全長注漿錨桿，包括一桿體，所述桿體內(nèi)部中間設(shè)有貫穿所述桿體的注漿通道，所述高壓油管貫穿在所述注漿通道中，所述分級式全長注漿錨桿的頂端固定在所述應(yīng)力感應(yīng)器上。
[0010]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述桿體末端設(shè)有注漿口，所述注漿口與所述注漿通道連通，所述桿體尾部外周通過螺母連接有托盤，所述托盤一側(cè)位于所述桿體外周上設(shè)有止?jié){塞，所述桿體上間隔開有注漿孔，其中所述桿體頂部的第一注漿孔是與注漿通道連通的注漿通孔，其余的注漿孔與注漿通道之間留設(shè)不同厚度的阻漿膜形成未貫通注漿孔，由里向外所述阻漿膜厚度逐漸增加，所述注漿孔之間貼有遇水膨脹止水條，將所述桿體內(nèi)的注漿通道分成若干個注漿區(qū)段。
[0011]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述注漿孔呈螺旋上升式布置。
[0012]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述高壓油管與所述應(yīng)力感應(yīng)器焊接固定，所述三通管與所述高壓油管和所述高壓油泵螺紋連接。
[0013]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述分級式全長注漿錨桿的頂端與所述應(yīng)力感應(yīng)器焊接固定。
[0014]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器為液壓測力傳感器。
[0015]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心為單片機。
[0016]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，還包括防爆電源，分別與所述信號放大器和所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心電連接。
[0017]本實用新型所述基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:
[0018]本實用新型是將分級式全長注漿錨桿與應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，應(yīng)力測定時無需再打鉆另行測量，多功能錨桿已經(jīng)帶有測量應(yīng)力的功能，不僅減少了人力物力，而且節(jié)省材料和不必要的裝置；所述系統(tǒng)只需將多功能錨桿安裝好，將檢測系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的裝置布置好，通上電源，即構(gòu)成了煤礦井下各個巷道應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時了解礦下巷道煤巖應(yīng)力的到校以及變化趨勢，以避免應(yīng)力變化帶來的冒頂，塌方等煤礦事故。
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型所述基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖2為本實用新型所述分級式全長注漿錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，一種基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括:
[0024]分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿，置于井下的鉆孔中；井底處理分站，置于井下，包括依次連接的有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)采集處理控制中心和信號放大器，其中，所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端通過礦用輕型移動電纜與所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿相連，所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸入端與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸出端相連，所述信號放大器的輸入端與所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸出端相連；工業(yè)電腦，位于地上，與所述信號放大器的輸出端通訊連接。所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿為I?32個，每個所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿分別通過礦用輕型移動電纜與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連。
[0025]如圖2所示，所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿包括:應(yīng)力感應(yīng)器1，其內(nèi)部包括用于容納油體的空腔；三通管2，包括主管和與所述主管垂直設(shè)置并連通的支管，所述主管的一端通過高壓油管3與所述應(yīng)力感應(yīng)器I相連通，另一端與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4連接，所述支管與高壓油泵相連，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4通過礦用輕型移動電纜13與外部設(shè)備相連；分級式全長注漿錨桿5，包括一桿體6，所述桿體6內(nèi)部中間設(shè)有貫穿所述桿體6的注漿通道，所述高壓油管3貫穿在所述注漿通道中，所述分級式全長注漿錨桿5的頂端固定在所述應(yīng)力感應(yīng)器I上。
[0026]所述桿體6末端設(shè)有注漿口，所述注漿口與所述注漿通道連通，所述桿體6尾部外周通過螺母7連接有托盤8，所述托盤8 一側(cè)位于所述桿體6外周上設(shè)有止?jié){塞9，所述桿體6上間隔開有注漿孔，其中所述桿體6頂部的第一注漿孔10是與注漿通道連通的注漿通孔，其余的注漿孔與注漿通道之間留設(shè)不同厚度的阻漿膜11形成未貫通注漿孔，由里向外所述阻漿膜11厚度逐漸增加，所述注漿孔之間貼有遇水膨脹止水條12，將所述桿體6內(nèi)的注漿通道分成若干個注漿區(qū)段。所述注漿孔呈螺旋上升式布置。所述高壓油管3與所述應(yīng)力感應(yīng)器I焊接固定，所述三通管2與所述高壓油管3和所述高壓油泵螺紋連接。所述分級式全長注漿錨桿5的頂端與所述應(yīng)力感應(yīng)器I焊接固定。所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4為液壓測力傳感器，型號可采用690A24TRC壓力傳感器，以及690A系列，如690A.1TRC690A.1TRCB690A等。所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心為單片機。所述信號放大器采用高精度、高穩(wěn)定微弱信號放大器，是根據(jù)ICL7650的特點及儀用放大器的原理設(shè)計的一種微弱信號放大器。該電路能將機器微弱的信號，精確穩(wěn)定地放大到能被單片機系統(tǒng)直接處理的信號，實用性高。本實用新型所基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中的各個裝置可以根據(jù)實際情況或者煤礦要求，采用其他裝置，但系統(tǒng)的整體流程不改變即構(gòu)成有效的應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。
[0027]本實用新型所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)還包括防爆電源，分別與所述信號放大器和所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心電連接。
[0028]所述分級式全長注漿錨桿5分級注漿原理:在注漿過程中，漿體從桿體6頂部第一注漿孔10中流出，與第一個所述遇水膨脹止水條12接觸后，所述遇水膨脹止水條12開始膨脹，當(dāng)所述遇水膨脹止水條12與鉆孔內(nèi)壁接觸密實后，第一區(qū)段完成注漿，此時，中空管內(nèi)漿體壓力增大，第二個注漿孔受壓使位于其上的所述阻漿膜11漲破，第二區(qū)段開始注漿，重復(fù)上述過程，以此類推，直至完成整個錨桿注漿。
[0029]本實用新型所述基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的工作過程為:根據(jù)需要設(shè)計并制作合適規(guī)格的分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿5，其中，應(yīng)力感應(yīng)器I直徑、油路長度(高壓油管3的長度)根據(jù)現(xiàn)場要求而定。檢測時，首先在巷道圍巖體中進行鉆孔，然后將所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿放置于被測鉆孔的指定位置，通過高壓油泵向所述錨桿中注入油液使應(yīng)力感應(yīng)器I與煤巖體主動耦合，當(dāng)初承力接近原始應(yīng)力時，停止加壓，關(guān)閉閥門，開始測量，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4將油壓應(yīng)力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電子信號，礦用輕型移動電纜13將所述電子數(shù)據(jù)傳輸給有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器；同時，所述分級式全長注漿錨桿5進行注漿。
[0030]所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器將多個所述分級式全長注漿檢測錨桿5 (1-32根，根據(jù)單片機接口數(shù)量來設(shè)置)輸出的電子信號集中采集并傳輸給所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心(單片機)，所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心接收到所述電子信號后對其進行存儲并處理成能與計算機相兼容的信號(處理頻率)，處理后的數(shù)據(jù)信號傳輸給所述信號放大器進行信號的放大，進行遠距離高精確的傳輸，將信號傳輸給地上部分的工業(yè)電腦，所述工業(yè)電腦對數(shù)據(jù)信號進行存儲和處理，并通過顯示器將所述應(yīng)力數(shù)據(jù)輸出，實時監(jiān)測應(yīng)力值和應(yīng)力云圖等信肩、O
[0031]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:包括: 分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿，置于井下的鉆孔中； 井底處理分站，置于井下，包括依次連接的有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)采集處理控制中心和信號放大器，其中，所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端通過礦用輕型移動電纜與所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿相連，所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸入端與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸出端相連，所述信號放大器的輸入端與所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心的輸出端相連； 工業(yè)電腦，位于地上，與所述信號放大器的輸出端通過礦用輕型移動電纜連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿為I~32個，每個所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿分別通過礦用輕型移動電纜與所述有線應(yīng)力數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述分級式全長注漿應(yīng)力監(jiān)測錨桿包括: 應(yīng)力感應(yīng)器(1)，其內(nèi)部包括用于容納油體的空腔； 三通管(2)，包括主管和與所述主管垂直設(shè)置并連通的支管，所述主管的一端通過高壓油管(3)與所述應(yīng)力感應(yīng)器(1)相連通，另一端與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(4)連接，所述支管與高壓油泵相連，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(4)通過礦用輕型移動電纜(13)與外部設(shè)備相連； 分級式全長注漿錨桿(5)，包括一桿體(6)，所述桿體(6)內(nèi)部中間設(shè)有貫穿所述桿體(6)的注漿通道，所述高壓油管(3)貫穿在所述注漿通道中，所述分級式全長注漿錨桿(5)的頂端固定在所述應(yīng)力感應(yīng)器(I)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述桿體(6)末端設(shè)有注漿口，所述注漿口與所述注漿通道連通，所述桿體(6)尾部外周通過螺母(7)連接有托盤(8)，所述托盤(8)—側(cè)位于所述桿體(6)外周上設(shè)有止?jié){塞(9)，所述桿體(6)上間隔開有注漿孔，其中所述桿體(6)頂部的第一注漿孔(10)是與注漿通道連通的注漿通孔，其余的注漿孔與注漿通道之間留設(shè)不同厚度的阻漿膜(11)形成未貫通注漿孔，由里向外所述阻漿膜(11)厚度逐漸增加，所述注漿孔之間貼有遇水膨脹止水條(12)，將所述桿體(6)內(nèi)的注漿通道分成若干個注漿區(qū)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述注漿孔呈螺旋上升式布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓油管(3)與所述應(yīng)力感應(yīng)器(I)焊接固定，所述三通管(2)與所述高壓油管(3)和所述高壓油泵螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述分級式全長注漿錨桿(5)的頂端與所述應(yīng)力感應(yīng)器(I)焊接固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(4)為液壓測力傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心為單片機。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分級式全長注漿監(jiān)測錨桿的圍巖應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:還包括防爆電源，分別與所述信號放大器和所述數(shù)據(jù)采集處理控制中心電連接 。
【文檔編號】E21D21/00GK203572600SQ201320733033
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】馮飛勝, 劉雪奎, 左超, 姚昌政, 汪穎, 趙二寧, 賀增源 申請人:安徽理工大學(xué)