[发明专利]一种用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置及方法

权利要求书

1.一种用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，用于巷道内锚杆的应力监测及安全防护，所述锚杆包括位于巷道内壁深处的锚固段及位于巷道内壁浅表的自由段，其特征在于，包括：护套、弹簧和压力计，所述锚杆的自由段上设置有外螺纹，所述护套嵌入巷道内壁且同心位于锚杆的自由段外侧，所述护套内孔末端设置有与自由段配合的固定环，所述锚杆的自由段上设置有位于护套内的限位环，所述弹簧套设在锚杆的自由段上并位于固定环与限位环之间，所述压力计设置在限位环的内侧面而对弹簧进行压力监测，所述护套内孔前端设置有一段内螺纹，所述内螺纹上设置有与限位环间隔的防护环。

2.根据权利要求1所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，其特征在于，所述固定环和限位环内设置有与外螺纹对应的螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，其特征在于，所述锚杆的自由段上设置有位于弹簧与压力计之间的垫片。

4.根据权利要求1所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，其特征在于，所述防护环内孔直径大于锚杆的自由段外圆直径。

5.根据权利要求1所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，其特征在于，所述限位环上设置有与压力计对应的穿线孔。

6.根据权利要求1所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，其特征在于，所述锚杆的自由段上设置有位于巷道内壁外侧的支撑板及紧固螺母。

7.一种用于监测巷道锚杆应力变化的方法，利用权利要求1~6任一所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进行锚杆的锚固段施工，灌浆固定在巷道内壁深处；

（2）锚固段施工完毕后，将护套旋转套在锚杆的自由段上，护套内部放入弹簧，并使得锚杆贯穿弹簧；

（3）弹簧端部安装垫片，垫片外侧安装压力计，然后再旋转安装限位环，实现压力计的限位及弹簧的预压缩；

（4）在巷道内壁外侧安装位于锚杆端部的支撑板，并利用紧固螺母进行旋紧，使得锚杆达到设计承载力，弹簧产生的压缩变形使得压力计产生读数，将压力计通过线路外接计算机，对压力计数据进行读取；

（5）如果巷道内壁的岩体发生膨胀变形，则对锚杆产生拉伸作用，锚杆的拉应力增加，锚杆自由段产生伸长，于是弹簧伸长，弹簧产生的压力变小，压力计读数变小，根据伸长后与初始锚杆安装完毕时的压力计读数差值，能够得出弹簧压力的变化值，根据胡克定律，求出弹簧的应变，此应变即为自由段锚杆的应变，再根据锚杆的应力、应变的关系，即可求出锚杆的应力增量，反之，若岩体收缩，利用上述原理，同样能够求得锚杆的应力变化，实现锚杆应力的动态监测。

8.根据权利要求7所述的用于监测巷道锚杆应力变化的方法，其特征在于，所述弹簧为螺旋弹簧。

9.根据权利要求7所述的用于监测巷道锚杆应力变化的方法，其特征在于，所述压力计的线路通过限位环上的穿线孔导出。

10.根据权利要求7所述的用于监测巷道锚杆应力变化的方法，其特征在于，步骤（3）中，限位环安装后，在护套内安装防护环，防护环与限位环保持一定的间隙，锚杆自由段伸长到一定程度时，防护环与限位环接触，利用防护环进行限位环的伸长限制以免拉断。