[發(fā)明專利]一種用于巷道圍巖的多參數(shù)監(jiān)測裝置及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810813136.2
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108709588B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀心燕;寧掌玄;徐青云;朱潤生;李國慶
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大同大學(xué)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 洛陽啟越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41154
• 代理人: 吳楠

本發(fā)明公開了一種用于巷道圍巖的多參數(shù)監(jiān)測裝置及其制備方法，監(jiān)測組件包括膨脹水泥圓柱、雙螺旋金屬管骨架、應(yīng)變片和電纜，雙螺旋金屬管骨架和應(yīng)變片均處于膨脹水泥圓柱內(nèi)，雙螺旋金屬管骨架包括金屬管和連接支管，兩個金屬管呈雙螺旋設(shè)置，兩個金屬管之間通過多個連接支管固定連接，多個應(yīng)變片分別固定在多個連接支管上且相鄰應(yīng)變片之間相互垂直，電纜的一端伸入膨脹水泥圓柱內(nèi)且電纜各個電芯分別與各個應(yīng)變片引線對應(yīng)連接，電纜的另一端穿過雙螺旋金屬管骨架從膨脹水泥圓柱的端部引出；測距儀固定于膨脹水泥圓柱引出電纜的端部。其能同時對同一位置圍巖進(jìn)行受力、變形、位移和離層情況實(shí)時監(jiān)測，從而使工作人員能精確對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行判斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測裝置及其制備方法，具體是一種用于巷道圍巖的多參數(shù)監(jiān)測裝置及其制備方法。

背景技術(shù)

我國礦井絕大部分屬于井工礦，隨著機(jī)械化開采的普及，井下巷道數(shù)量增多和大截面發(fā)展趨勢明顯。隨著道路、水利、土木工程的修建，隧道、巷道數(shù)量急劇增加。巷道、隧道的圍巖所處復(fù)雜的工況環(huán)境，導(dǎo)致圍巖內(nèi)部受力、變形、破壞情況不斷變化，圍巖穩(wěn)定情況也隨之變化。然而，由于圍巖內(nèi)部的隱蔽性和現(xiàn)有配套監(jiān)測手段的欠缺和局限，致使圍巖變形、破壞和穩(wěn)定性無法有效獲知，導(dǎo)致巷道圍巖事故頻發(fā)。若能夠隨時獲知圍巖的受力、變形、位移、離層數(shù)據(jù)及其變化趨勢，從而對圍巖的支護(hù)、變形、收斂和穩(wěn)定性情況作出科學(xué)的判斷，并采取合理的應(yīng)對措施，可以大大降低此類圍巖事故的發(fā)生率，減少生命和財(cái)產(chǎn)損失。

目前，作為圍巖穩(wěn)定判據(jù)的幾個物理量——受力、變形、位移和離層，其測量裝置基本屬于機(jī)械式，須人工操作、讀數(shù)等，無法組成自動化監(jiān)測的智能系統(tǒng)；監(jiān)測物理量單一，不能同時實(shí)現(xiàn)幾個物理量的獲知，不能有效分析判斷圍巖的穩(wěn)定性情況。以錨桿為測量載體，采用應(yīng)變片測量錨桿應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)而求出圍巖應(yīng)力應(yīng)變的方法，由于錨桿本身限制導(dǎo)致應(yīng)變片設(shè)置數(shù)量極為有限，很難全長度、高密度測量；以錨桿為測量載體，采用光纖光柵測量的方法雖然能高密度的測量，但是其費(fèi)用昂貴，且光纖較脆弱、易損壞斷裂。另外以錨桿為測量載體的測量方法對圍巖的離層破壞無法測量感知，而頂板離層儀可測量離層，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、且無法同時監(jiān)測其他物理量；同時頂?shù)装濉蓭拖鄬ξ灰屏康拇_定也是通過機(jī)械式人工測量，使得測量的效率低下，上述各種方法均不能實(shí)時精確地進(jìn)行多參數(shù)監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于巷道圍巖的多參數(shù)監(jiān)測裝置及其制備方法，結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧，便于安裝使用，能同時對同一位置圍巖進(jìn)行受力、變形、位移和離層的實(shí)時監(jiān)測，從而使工作人員能精確對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行判斷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于巷道圍巖的多參數(shù)監(jiān)測裝置，包括監(jiān)測組件和測距儀，

所述監(jiān)測組件包括膨脹水泥圓柱、雙螺旋金屬管骨架、應(yīng)變片和電纜，所述雙螺旋金屬管骨架和應(yīng)變片均處于膨脹水泥圓柱內(nèi)，雙螺旋金屬管骨架包括兩個金屬管和多個連接支管，兩個金屬管呈雙螺旋設(shè)置，兩個金屬管之間通過多個連接支管固定連接，所述應(yīng)變片為多個，多個應(yīng)變片分別固定在多個連接支管上且相鄰應(yīng)變片之間相互垂直，電纜的一端伸入膨脹水泥圓柱內(nèi)，且電纜內(nèi)的各個電芯分別與各個應(yīng)變片引線一一對應(yīng)連接，電纜的另一端穿過雙螺旋金屬管骨架從膨脹水泥圓柱的一端引出；

所述測距儀固定于膨脹水泥圓柱的電纜引出端。

進(jìn)一步，所述應(yīng)變片封裝在不銹鋼薄片內(nèi)。采用不銹鋼薄片封裝能對應(yīng)變片起到較好的防護(hù)作用。

進(jìn)一步，所述測距儀為激光測距儀。采用激光測距儀能更精確的測出位移變化情況。

進(jìn)一步，所述膨脹水泥圓柱采用的膨脹水泥盡可能與安裝處的圍巖性質(zhì)相同。采用這種性質(zhì)相近的膨脹水泥在監(jiān)測組件安裝到圍巖后，與圍巖形成緊密的一體結(jié)構(gòu)，隨同圍巖同步變形、離層；膨脹水泥監(jiān)測組件內(nèi)的應(yīng)變片充分感知圍巖各深度處的應(yīng)變，通過應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計(jì)算得到對應(yīng)應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)圍巖內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變的監(jiān)測。

一種用于巷道圍巖的多參數(shù)監(jiān)測裝置的制備方法，具體步驟為：