[發明專利]一種預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置及其預警方法

在審

• 申請號: 202011156437.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112302697A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉少偉;付孟雄;賈后省;王子升;豆浩;楊學孟;李丁卯;李海濤;彭海斌
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D21/02;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 郭一路

1.一種預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，其特征在于：包括錨桿以及自上而下套接在錨桿外表面的平托盤、第一分級緩沖讓壓吸能組件、抗卷曲板、第二分級緩沖讓壓吸能組件和球殼托盤，所述錨桿的底端螺紋連接有預緊螺母，所述預緊螺母位于球殼托盤的底部；

所述第一分級緩沖讓壓吸能組件包括第一主吸能管和第一次吸能管，所述第一次吸能管位于第一主吸能管內側，且所述第一次吸能管的下端與第一主吸能管的下端內表面焊接，所述第一主吸能管的頂端與平托盤的下表面焊接，所述第二分級緩沖讓壓吸能組件包括第二主吸能管和第二次吸能管，所述第二次吸能管位于第二主吸能管內側，且所述第二次吸能管的上端與第二主吸能管的上端內表面焊接，所述第二主吸能管的底端與球殼托盤的上表面焊接，所述第一主吸能管和第一次吸能管的底端以及第二主吸能管和第二次吸能管的頂端均周向設置有預裂紋切口，所述第一主吸能管的底端通過預裂紋切口與抗卷曲板的上表面點焊固定，所述第二主吸能管的頂端通過預裂紋切口與抗卷曲板的下表面點焊固定，所述第一主吸能管、第一次吸能管、第二主吸能管和第二次吸能管均安裝有無線壓力傳感器，所述無線壓力傳感器位于預裂紋切口對應的欲裂路徑中。

2.根據權利要求1所述的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，其特征在于：所述第一主吸能管、第一次吸能管、第二主吸能管和第二次吸能管均為大端面開口、小端面中心通孔的圓臺結構，所述第一主吸能管和第二主吸能管大小相同且開口端相對設置，所述第一次吸能管和第二次吸能管大小相同且開口端相對設置。

3.根據權利要求1所述的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，其特征在于：所述第一主吸能管、第一次吸能管、第二主吸能管和第二次吸能管的周向設置的預裂紋切口均不少于四個，所述的預裂紋切口等間隔設置。

4.根據權利要求3所述的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，其特征在于：每個所述預裂紋切口均對應設置有兩個無線壓力傳感器，兩個所述無線壓力傳感器一前一后安裝在欲裂路徑中。

5.根據權利要求1所述的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，其特征在于：所述錨桿為樹脂螺紋桿錨桿。

6.根據權利要求1所述的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，其特征在于：所述無線壓力傳感器安裝在吸能管的內表面或外表面或采用內嵌安裝的方式。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置的預警方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1）：在圍巖巷道受到來自頂板危險或沖擊地壓帶來的大量的彈性應變能時，所述的第一主吸能管、第一次吸能管、第二主吸能管和第二次吸能管均沿著其表面的預裂紋切口進行撕裂；

步驟2）：在每條撕裂路徑擴展至欲裂路徑中的無線壓力傳感器時，無線壓力傳感器能夠監測到該無線壓力傳感器所對應的吸能管產生撕裂對應的單個壓力值；

步驟3）：無線壓力傳感器通過GPRS無線網絡傳輸監測到的數據至信號基站后再傳輸至地面調度監測室，根據單次壓力值、時間和頻次來進行分析和預警。