[发明专利]测量围岩压力和变形的让压支护结构和方法

权利要求书

1.一种测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：包括主支护板、副支护板、让压支护装置、压力和变形测量装置，所述主支护板呈倒U形，主支护板两端插入底部围岩中，副支护板呈倒U形且套设于主支护板外侧，副支护板两端插入底部围岩中，主支护板外侧等距离布置若干个小室，每个小室中设置一个让压支护装置，让压支护装置底部固定在小室中，让压支护装置顶部固定在副支护板内侧，副支护板和主U型支护板之间设有压力和变形测量装置，副支护板外侧与周边围岩接触，并把外界围岩的力传输给让压支护装置，主支护板位于让压支护装置下方，为让压支护装置提供支撑力，保证让压支护装置下方不发生变形移动。

2.根据权利要求1所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述让压支护装置包括上卡槽、上垫板、弹簧、下卡槽、传感器、下垫板、连接线，所述弹簧的上下两端分别固定设置上垫板和下垫板，上垫板固定在上卡槽中，上卡槽通过号螺丝固定在副支护板内侧，下垫板固定在下卡槽中，下卡槽通过号螺丝固定在主支护板外侧的小室中，所述下卡槽与小室之间设有传感器，传感器端部的连接线与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述上卡槽和下卡槽均呈U型且开口相对设置，上卡槽和下卡槽外侧周边均钻有带螺纹的贯穿孔洞，内侧钻有带螺纹的非贯穿孔洞。

4.根据权利要求3所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述上垫板与下垫板均为长方体，内部有一圈螺旋形槽与其上表面齐平，上垫板与下垫板上端均设有端部内嵌六角螺纹孔，通过端部内嵌六角螺纹孔分别与上卡槽和下卡槽固定连接。

5.根据权利要求4所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述传感器为长方体，传感器上端设有贯通螺纹孔道和端部内嵌六角贯通螺纹孔道。

6.根据权利要求5所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述弹簧为圆柱形螺旋弹簧，上下两端均做了研磨处理。

7.根据权利要求6所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述压力和变形测量装置包括刻度尺、号螺丝、压槽、垫板、号螺丝，刻度尺下端通过垫板使用号螺丝与主支护板固定连接，压槽放置于刻度尺上，并使用号螺丝将压槽与副支护板固定。

8.根据权利要求7所述的测量围岩压力和变形的让压支护结构，其特征在于：所述压槽下端与刻度尺的0mm位置对应，刻度尺与副支护板对齐的点的切线位置为刻度尺的初始刻度0mm。

9.一种基于权利要求8所述的让压支护结构的支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：支护板的制作，支护板有主支护板和副支护板：

1-1）：用铣床在主支护板上，等距离切割若干个小室，小室的宽度与主支护板一致，在每个小室底部用螺纹铣刀加工出带螺纹的孔洞；

1-2）：选取平均直径比主支护板大的U型板为副支护板，并在副支护板内部与主支护板小室螺纹孔洞对应位置加工相同个数的螺纹孔洞；

步骤二：让压支护装置的制作与安装：将主支护板和副支护板放置于同一水平面，选取弹簧为让压装置，弹簧两端皆进行研磨处理；

2-1）：将上垫板放置于上卡槽内，用六角螺栓固定；

2-2）：把弹簧的上端一圈螺旋放入上垫板中，并将弹簧与上垫板外部接触部分进行焊接；

2-3）：将传感器放入下卡槽内，用六角螺栓固定，传感器下端相连有连接线，然后将下垫板置于传感器上面，同样用六角螺栓固定；

2-4）：把弹簧的下端一圈螺旋放入下垫板中，并将弹簧与下垫板外部接触部分进行焊接，此时让压支护装置制作完成；

2-5）：将让压支护装置放置于主支护板小室内部，并保证下垫板的贯穿孔洞与主支护小室内部带螺纹的孔洞对齐，上垫板的贯穿孔洞与副支护板预制的螺孔对齐，用号螺丝将上卡槽与副支护板固定，用号螺丝将下卡槽与主支护板固定；

步骤三：压力和变形测量装置的安装；

3-1）：将安装好让压支护装置的主支护板和副支护板竖直放置，副支护板外部与围岩接触，主支护板和副支护板下端均插入围岩中；

3-2）：将刻度尺下端贴合放置于主支护板表面，在刻度尺下方放置垫板，用号螺丝通过垫板将刻度尺和主支护板固定；

3-3）：刻度尺与副支护板对齐的点的切线位置为刻度尺的初始刻度0mm，将压槽放置于高精度尺上面，压槽下端与刻度尺初始刻度对齐，并使用号螺丝将压槽与副支护板固定，保证刻度尺的方向固定；

步骤四：测量围压变形和围岩压力，当传感器传出的数据表示传感器位置方向的围岩局部应力的大小，刻度尺的读数为围岩变形位移的大小，根据不同小室弹簧的弹性系数以及传感器的读数，得到围岩不同位置的压力以及让压支护装置消耗围岩能量的大小。