[发明专利]煤矿井下分级预警防护式锚杆装置及其防护方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下分级预警及防护式锚杆装置，包括锚杆，锚杆插入煤层顶板，锚杆伸出部由上至下依次套设有应力传感器、托盘和压紧螺母，压紧螺母与伸出部螺纹连接并向上将托盘和应力传感器紧压在煤层顶板上；托盘上设有蜂鸣器和报警灯；伸出部的底端螺纹连接有防护橡胶套，防护橡胶套沿周向均匀连接有若干减振弹簧，各减振弹簧均与煤层顶板相连接。本发明还公开了相应的防护方法，包括检测和一级预警步骤、一级人工处理和二级预警步骤、二级人工处理步骤和锚杆断裂防护步骤。本发明能够进行分级警报，在锚杆断裂时，将锚杆因断裂而向下崩飞的动能转化为减振弹簧的弹性势能，避免锚杆无约束崩飞给煤矿巷道内的人员和物品造成破坏。

技术领域

本发明涉及支护技术，尤其涉及锚杆安全技术。

背景技术

锚杆在工程中运用得十分广泛，如用于煤矿巷道支护系统，用于边坡支护系统等场合。锚杆在许多工程中是支护系统的重要部件，是支护系统支撑力的起点，目前煤矿大多采用锚杆支护系统对煤矿巷道进行支护。由于锚杆支护具有很强的掩蔽性，采煤机和掘进机的掘进、恶劣的工作环境、地下水的侵蚀等对锚杆支护系统的扰动，锚杆所受的力增大有可能造成锚杆断裂，从而促使支护系统失效，不仅可能导致煤矿巷道冒顶事故，而且锚杆断裂会导致锚杆从其安装位置即煤层顶板处落下伤人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下分级预警及防护式锚杆装置，通过锚杆所受应力的变化情况提前进行灯光报警和声音报警，在锚杆断裂时将锚杆崩飞时的动能转化为弹性势能，避免无约束崩飞给人员和物品造成损害。

为实现上述目的，本发明的煤矿井下分级预警及防护式锚杆装置包括锚杆，锚杆插入煤层顶板，锚杆一端伸出煤层顶板并形成伸出部，

所述伸出部上设有外螺纹，伸出部由上至下依次套设有应力传感器、托盘和压紧螺母，压紧螺母与伸出部螺纹连接并向上将托盘和应力传感器紧压在煤层顶板上；托盘上设有蜂鸣器和报警灯，应力传感器、蜂鸣器和报警灯均通过线路与电控装置相连接；

伸出部的底端螺纹连接有防护橡胶套，防护橡胶套沿周向均匀连接有若干减振弹簧，各减振弹簧均向上与煤层顶板相连接。

所述各减振弹簧均通过贴附在煤层顶板上的锚网连接在煤层顶板上。

本发明的目的还在于提供一种使用上述煤矿井下分级预警及防护式锚杆装置的防护方法，按以下步骤进行：

将煤矿井下分级预警及防护式锚杆装置安装在煤层顶板处后，煤矿井下分级预警及防护式锚杆装置开始工作；锚杆的屈服强度为X兆帕；

第一步骤是检测和一级预警步骤：工作中电控装置持续通过应力传感器检测锚杆所受到的应力；当锚杆在工作中所受应力增大至锚杆的屈服强度的80%时，电控装置打开报警灯，报警灯发出闪烁的红色灯光提醒工人对锚杆进行人工处理；

第二步骤是一级人工处理和二级预警步骤：如果工人进行了人工处理，锚杆恢复正常状态，电控装置关闭报警灯，返回执行第一步骤；如果工人没有发现报警灯的警报，则电控装置控制报警灯持续发出闪烁红光的同时，继续持续通过应力传感器检测锚杆所受到的应力；如果锚杆所受到的应力回落至低于锚杆的屈服强度的80%，则电控装置关闭报警灯，重新返回执行第一步骤；

当锚杆在工作中所受应力增大至锚杆的屈服强度的90%时，电控装置打开蜂鸣器，蜂鸣器发出蜂鸣音或警铃，同时保持报警灯持续发出闪烁红光，提醒工人对锚杆进行人工处理；

第三步骤是二级人工处理步骤：如果工人进行了人工处理，锚杆恢复正常状态，电控装置关闭报警灯和蜂鸣器，返回执行第一步骤；如果工人既没有发现报警灯的警报，也没有发现蜂鸣器的警报，则电控装置控制报警灯持续发出闪烁红光的同时，继续持续通过应力传感器检测锚杆所受到的应力；

如果锚杆所受到的应力回落至低于锚杆的屈服强度的90%，则电控装置关闭蜂鸣器，重新返回执行第二步骤；