【技术实现步骤摘要】
锚杆尾部吸能缓冲构件、支护系统分级预警系统及吸能量计算方法
[0001]本专利技术涉及矿山冲击地压巷道支护设计
，尤其涉及一种锚杆尾部吸能缓冲构件、支护系统分级预警系统及吸能量计算方法。
技术介绍
[0002]地表浅部可采煤炭资源日益减少，煤炭资源逐步转向深部开发。深部煤层开采受“三高一扰动”等地质赋存条件影响，井下巷道面临的冲击地压、巷道围岩大变形破坏等动力灾害的风险日益严峻。现阶段，锚杆支护方式是煤矿巷道首选的支护方式，但工程实践表明，深部煤层巷道动力灾害会导致锚杆不同程度的损伤、破断，严重影响锚杆支护系统的支护性能，危及矿山井下支护空间的安全。理论研究发现，锚杆局部断裂及杆体延伸性能不足，都会影响锚杆的吸能特性，加之缺乏必要的预警手段，极易导致锚杆长期遭受被动变形，进而形成累计大变形，最终酿成矿山事故。目前，传统的锚杆支护系统很少从防冲减灾的角度进行设计，当遇到冲击地压等强烈动力灾害时，支护系统的抗冲击性能有限，不具备吸能防冲的能力，难以满足日益复杂的工程需求。为保障矿山及井下支护空间的长期安全性，亟需研发可与锚...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锚杆尾部吸能缓冲构件，其特征在于，包括：外层圆筒套管，呈两端敞口的筒状壳体结构；泡沫钢充填体，设置于所述外层圆筒套管的内部，所述泡沫钢充填体的中部开设有供锚杆穿设的中心孔。2.一种锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，包括权利要求1所述的一种锚杆尾部吸能缓冲构件，还包括：锚杆，一端固定于围岩体的钻孔内，另一端外露围岩体并活动穿设所述吸能缓冲构件的中心孔；固定组件，设置于所述锚杆上，用于将所述吸能缓冲构件固定在围岩体表面；监测装置，设置于所述锚杆上，用于监测所述吸能缓冲构件的压缩形变量和所述锚杆的轴向受力；分级预警装置，用于接收所述监测装置监测到的压缩形变量信息和轴向受力信息，并根据接收到的压缩形变量大小和轴向受力大小显示不同的工作状态。3.根据权利要求2所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述监测装置包括激光测距仪和载荷传感器；所述激光测距仪设置于一平托板上，所述平托板活动套设在所述锚杆上，所述平托板位于围岩体与所述吸能缓冲构件之间，所述激光测距仪用于监测所述吸能缓冲构件的压缩形变量ΔL；所述载荷传感器活动套设在所述锚杆上，所述载荷传感器位于所述吸能缓冲构件与所述固定组件之间，所述载荷传感器用于监测所述锚杆的轴向受力F。4.根据权利要求3所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述固定组件包括拱形托板、调心球垫、减摩垫圈和螺母，所述拱形托板、调心球垫、减摩垫圈依次活动套设在所述锚杆上，所述拱形托板与所述载荷传感器抵接，所述螺母螺纹连接于所述锚杆上，所述螺母用于将所述拱形托板、调心球垫、减摩垫圈固定在所述锚杆上。5.根据权利要求3所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述分级预警装置包括底座，所述底座上设置有预警指示灯，所述底座内设置有控制器，所述底座的侧壁上间隔设置有载荷数显屏和警报器，所述预警指示灯、载荷数显屏及警报器均与所述控制器电连接，所述控制器与所述激光测距仪和所述载荷传感器均电连接。6.根据权利要求5所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述底座上设置有罩住所述预警指示灯的灯罩。7.根据权利要求5所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述控制器根据接收到的所述吸能缓冲构件的压缩形变量大小，做如下动作：当ΔL≤1/2L时，即压缩变形量不超过所述吸能缓冲构件高度L的1/2时，所述控制器控制所述预警指示灯的状态为绿灯常亮；当1/2L＜ΔL≤2/3L时，即压缩变形量大于所述吸能缓冲构件高度L的1/2，但不超过2/3倍高度时，所述控制器控制所述预警指示灯的状态为黄灯常亮；当ΔL＞2/3L时，即压缩变形量大于所述吸能缓冲构件高度L的2/3倍时，所述控制器控制所述预警指示灯开始红灯闪烁，且所述控制器控制所述警报器发出警报声。8.根据权利要求5所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述控制器根据接
收到的所述锚杆的轴向受力大小，做如下动作：当F≤F
e
时，所述控制器控制所述预警指示灯的状态为绿灯常亮；当F
e
＜F≤0.85F
u
时，所述控制器控制所述预警指示灯的状态为黄灯常亮；当F＞0.85F
u
时，所述控制器控制所述预警指示灯开始红灯闪烁，且所述控制器控制所述警报器发出警报声；其中，F
e
为所述锚杆的屈服载荷，F
u
为所述锚杆的极限载荷。9.根据权利要求8所述的锚杆支护系统分级预警系统，其特征在于，所述锚杆杆体的屈服载荷F
e
和极限载荷F
u
...
【专利技术属性】
技术研发人员：娄金福，董双勇，高富强，卢志国，李建忠，王晓卿，杨磊，原贵阳，魏炯，曹舒雯，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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