[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

说明书

本发明公开了一种用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置及方法，防护装置包括：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，锚杆自由段长度变化时，通过压力计的读数差值，能够得出弹簧压力的变化值。通过上述方式，本发明所述的用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置及方法，维护便利，使用的成本低，简单可靠，用于巷道内所有锚杆的应力监测，提升巷道安全性。

技术领域

本发明涉及锚杆应力监测技术领域，特别是涉及一种用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置及方法。

背景技术

基于锚杆的锚固技术已经在边坡、基坑、矿井、隧道和地下工程等工程中得到了广泛的应用。采用锚杆的锚固技术，能够改变围岩的力学特性，获得较好的支护效果，带来了传统支护方式无法比拟的技术和经济效益，同时，锚杆的锚固技术在井巷工程中也受到了普遍的重视，并得到了快速的发展及广泛的应用。

与边坡锚杆不同，在矿产资源开采过程中，深埋巷道处于高地应力环境，地应力释放后，巷道周围岩体会产生较大变形，巷道锚杆会受到地应力释放后岩体产生的变形作用。如果围岩变形过大，在锚杆内部产生较高的拉应力，这个应力一旦超出锚杆的极限承载力，锚杆破坏，其所约束的围岩将会发生失稳现象。因此，实时监测锚杆的应力变化对围岩稳定、巷道安全具有非常重要的意义。

由于锚杆的锚固具有高度的隐蔽性，锚杆作用在岩体的内部，这给测试工作带来了很大的困难，发现质量问题难，事故处理更难。目前常用的监测手段有两种形式：

1、直接对锚杆承载力进行监测：在锚杆锚固端设置锚杆压力计，压力计与锚杆同时施工，放置在岩体内部，通过对压力计的实时监测了解锚杆的受力，这种方法固然可以实现对锚杆受力的直接监测，但是压力计的工作环境较为恶劣，经常处于处于潮湿、温差较大的环境，这些因素不但影响了测力计的准确性，同时还对测力计的耐久性造成影响，难以持续稳定工作，一旦压力计失效即永久损坏，无法进行更换、维修；

2、监测锚杆端头的受力：通过焊接相应设备，实现对锚杆自由段的受力监测，这种方法由于要单独增加相应设备，施工繁琐，造价昂贵，而且矿山巷道内空间有限，增加的设备减少了巷道的使用空间，需要改进。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置及方法，进行巷道锚杆应力变化的实时监测，提升施工、维护便利性和安全防护效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于监测巷道锚杆应力变化的防护装置，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。

在本发明一个较佳实施例中，所述固定环和限位环内设置有与外螺纹对应的螺纹孔。

在本发明一个较佳实施例中，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。

在本发明一个较佳实施例中，所述防护环内孔直径大于锚杆的自由段外圆直径。

在本发明一个较佳实施例中，所述限位环上设置有与压力计对应的穿线孔。

在本发明一个较佳实施例中，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。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种用于监测巷道锚杆应力变化的方法，包括以下步骤：