[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

本發明涉及一種預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置及其預警方法，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，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。本發明具有能夠在高地應力環境下分級吸能讓壓、提供恒定阻力、最大限度適應圍巖變形、監測沖擊能量預警一體化的效果。

技術領域

本發明屬于煤礦巷道支護設備技術領域，具體涉及一種預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置及其預警方法。

背景技術

錨桿、錨網索支護在煤礦井下巷道、隧道、邊坡及大型地下硐室等應用廣泛，而在錨桿支護中，托盤是施加高預緊力的有效媒介和增強護表作用的有效構件，對錨桿支護的質量有較大的影響，煤炭進入深部開采，巷道會受采動、地質構造等影響，會呈現出顯著大變形的特點，特別是對于巷道處于高地應力環境下，在頂板危險突然發生的瞬間會釋放大量的彈性能量，傳統錨桿緩沖讓壓功能有限，往往會造成錨桿被拉斷、錨頭脫絲、錨桿托盤撕裂使錨桿穿過導致錨固失效，圍巖迅速向巷道內鼓出，出現頂板災害，造成現場人員和設備的傷害，因此，本發明提出一種能夠在高地應力環境下分級吸能讓壓、提供恒定阻力、最大限度適應圍巖變形、監測沖擊能量預警一體化的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置及其預警方法。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種能夠在高地應力環境下分級吸能讓壓、提供恒定阻力、最大限度適應圍巖變形、監測沖擊能量預警一體化的預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置及其預警方法。

本發明采用的技術方案為：一種預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，所述錨桿為樹脂螺紋桿錨桿。

優選的，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。

一種預警頂板危險的大變形吸能托盤裝置的預警方法，包括如下步驟：