煤礦U型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置的制作方法

本發(fā)明涉及煤礦u型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置。

背景技術(shù)：

隨著煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，u型鋼支架作為一種有效的巷道支護(hù)方式，由于本身獨(dú)特的優(yōu)越性(支護(hù)強(qiáng)度大、適應(yīng)性廣、縮動讓變形能力強(qiáng)、安裝方便、重復(fù)利用及安全可靠等)，受到越來越廣泛的應(yīng)用。由于煤礦巷道斷面形狀不規(guī)則等因素不可避免的造成u型鋼支架與巷道壁面接觸不良，導(dǎo)致u型鋼支架受力不均勻，影響著u型鋼支架支護(hù)效果。因此，研發(fā)u型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置對于改善巷道支護(hù)效果、預(yù)防巷道圍巖失穩(wěn)事故發(fā)生具有重要意義。

現(xiàn)階段對于u型鋼支架受力監(jiān)測主要采用直接法和間接法兩種。直接法是將壓力傳感器(各種壓力盒、油壓枕等)設(shè)置于圍巖和支架之間，形成圍巖-測試元件-支架傳力系統(tǒng)，直接獲取圍巖和支架相互作用力的信息。間接法是將應(yīng)變傳感器附在支架上，使應(yīng)變傳感器與支架一起變形，從而量測支架某些部位的應(yīng)變，并計算處支架的內(nèi)力，在推算支架的荷載，此種監(jiān)測方法所得監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性差、應(yīng)變傳感器有效粘貼困難。采用直接法監(jiān)測裝置中，礦用支架壓力盒多為圓枕直柄型，現(xiàn)場安裝時需配合支架鋪設(shè)工序進(jìn)行，操作困難，劉泉聲等研制了煤礦u型鋼支架捆綁式壓力盒zl201020502056.4，使得壓力盒有效固定在支架上及避免了噴漿后不能正常使用的問題，但是未考慮不平整巷道壁面帶來的影響?，F(xiàn)場監(jiān)測儀器及監(jiān)測方法存在如下不足：

(1)由于巷道斷面凹凸不平，不同位置處支架與巷道壁面間隙大小不同，易造成支架受力監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確；

(2)現(xiàn)有監(jiān)測裝置與巷道壁面有效接觸及固定困難，容易導(dǎo)致監(jiān)測裝置與壁面接觸位置隨支架受力變化而發(fā)生改變；

(3)現(xiàn)有監(jiān)測裝置未能支架工作受力狀態(tài)有效評價并及時有效失穩(wěn)預(yù)警。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了煤礦u型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置，通過采用磁鐵與u型鋼支架相固定，避免了安裝過程中位置發(fā)生變化，有效保證了監(jiān)測布置位置一致性，利用壓腳片對u型鋼支架進(jìn)行限位，防止u型鋼支架受力過程中監(jiān)測裝置與u型鋼支架發(fā)生相對滑動，特別是解決了u型鋼支架弧形段受力不均勻當(dāng)受力突然增大時，造成監(jiān)測數(shù)值不準(zhǔn)確的難題；通過三角布置的三角爪固定于巷道壁面上，解決了巷道壁面不平帶來的不便，有利于監(jiān)測裝置的固定；通過將壓力傳感器嵌置于底座并與活塞桿相固接并相抵觸，并外接處理器及時反映監(jiān)測位置處u型鋼支架受力情況，通過與設(shè)定的預(yù)警值作對比，及時發(fā)送報警信號，為加強(qiáng)支護(hù)提供了依據(jù)，有效防止巷道事故的發(fā)生；其采用的技術(shù)方案如下：

煤礦u型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置，包括連接裝置和監(jiān)測裝置，所述連接裝置包括底座、z型壓腳片和磁鐵，u型鋼支架的支架腳通過z型壓腳片安裝于底座上，且與設(shè)置于底座中的磁鐵相吸合；所述z型壓腳片與底座通過螺栓連接；所述監(jiān)測裝置包括壓力傳感器、處理器和聲光報警器，所述壓力傳感器一側(cè)嵌置于底座中，且與處理器電連接；所述處理器接收且顯示壓力傳感器傳遞的數(shù)據(jù)并將測得的數(shù)據(jù)與設(shè)定的壓力預(yù)警閾值相比較，所述聲光報警器與處理器相連，測得的數(shù)據(jù)大于設(shè)定的壓力預(yù)警閾值時，聲光報警器發(fā)出報警信號；用戶通過處理器對壓力預(yù)警閾值進(jìn)行手動設(shè)定。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括固定裝置，其包括泵體、液壓缸和三角爪，所述泵體與液壓缸相連，所述液壓缸的活塞桿與壓力傳感器相抵觸，液壓缸的缸體與三角爪相固接；所述活塞桿與壓力傳感器通過螺栓連接，防止二者發(fā)生錯動。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述連接裝置還包括彈片，其設(shè)置于底座與z型壓腳片連接處，且位于底座和z型壓腳片之間。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述泵體采用手動方式。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述三角爪的數(shù)量至少為三個，且均布于液壓缸缸體的底部并與巷道壁面相抵觸。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述泵體與液壓缸的連接管路上設(shè)有單向閥。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：通過采用磁鐵與u型鋼支架相固定，避免了安裝過程中位置發(fā)生變化，有效保證了監(jiān)測布置位置一致性，利用壓腳片對u型鋼支架進(jìn)行限位，防止u型鋼支架受力過程中監(jiān)測裝置與u型鋼支架發(fā)生相對滑動，特別是解決了u型鋼支架弧形段受力不均勻當(dāng)受力突然增大時，造成監(jiān)測數(shù)值不準(zhǔn)確的難題；通過三角布置的三角爪固定于巷道壁面上，解決了巷道壁面不平帶來的不便，有利于監(jiān)測裝置的固定；通過將壓力傳感器嵌置于底座并與活塞桿相固接并相抵觸，并外接處理器及時反映監(jiān)測位置處u型鋼支架受力情況，通過與設(shè)定的預(yù)警值作對比，及時發(fā)送報警信號，為加強(qiáng)支護(hù)提供了依據(jù)，有效防止巷道事故的發(fā)生。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明實施例中本裝置的位置示意圖；圖中，煤礦u型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置100，背板200，u型鋼支架1。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1和圖2所示，本實施例的煤礦u型鋼支架受力監(jiān)測預(yù)警裝置，包括連接裝置和監(jiān)測裝置，所述連接裝置包括底座6、z型壓腳片2和磁鐵5，u型鋼支架1的支架腳通過z型壓腳片2安裝于底座6上，且與設(shè)置于底座6中的磁鐵5相吸合；所述z型壓腳片2與底座6通過螺栓連接；所述監(jiān)測裝置包括壓力傳感器11、處理器7和聲光報警器4，所述壓力傳感器11一側(cè)嵌置于底座6中，且與處理器7電連接；所述處理器7接收且顯示壓力傳感器11傳遞的數(shù)據(jù)并將測得的數(shù)據(jù)與設(shè)定的壓力預(yù)警閾值相比較，所述聲光報警器4與處理器7相連，測得的數(shù)據(jù)大于設(shè)定的壓力預(yù)警閾值時，聲光報警器4發(fā)出報警信號；用戶通過處理器對壓力預(yù)警閾值進(jìn)行手動設(shè)定。

圖1中u型鋼支架1為u型鋼支架的橫截面。

優(yōu)選的，為了解決巷道壁面不平整，監(jiān)測裝置安裝不穩(wěn)定的難題，包括固定裝置，其包括泵體10、液壓缸8和三角爪9，所述泵體10與液壓缸8相連，所述液壓缸8的活塞桿8-1與壓力傳感器11相抵觸，液壓缸8的缸體與三角爪9相固接；所述活塞桿與壓力傳感器通過螺栓連接，防止二者發(fā)生錯動。

優(yōu)選的，為了調(diào)節(jié)底座與z型壓腳片的安裝，所述連接裝置還包括彈片3，其設(shè)置于底座6與z型壓腳片2連接處，且位于底座6和z型壓腳片2之間。

進(jìn)一步，所述泵體10采用手動方式；有助于節(jié)約能源。所述泵體與液壓缸連接管路上設(shè)置有單向閥12；防止液壓缸內(nèi)的油液回流至泵體，導(dǎo)致活塞桿回落，三角爪與巷道壁面相脫離。

更進(jìn)一步，所述三角爪9的數(shù)量至少為三個，且均布于液壓缸8缸體的底部并與巷道壁面相抵觸。

下面舉例具體說明：某礦采煤工作面軌道平巷埋深500m，巷道斷面尺寸為5.4×3.5m，采用29u型14.0m²可縮性金屬拱形支架和背板支護(hù)，支護(hù)間距為800mm。根據(jù)u型鋼支架形狀尺寸選擇與之相匹配的受力監(jiān)測預(yù)警裝置。為實現(xiàn)對整個u型鋼支架工作狀態(tài)評價，在同一u型鋼支架支護(hù)范圍內(nèi)設(shè)計安設(shè)5個監(jiān)測裝置，分別布置在u型鋼支架底角、拱肩及拱頂，如圖2所示。以拱頂監(jiān)測裝置安設(shè)及使用為例，使用方法詳細(xì)說明如下：

(1)將固定裝置、監(jiān)測裝置和連接裝置組成整體，并安設(shè)在拱頂指定位置處，同時，連接裝置與u型鋼支架緊密連接，防止錯動；

(2)通過對泵體手動加壓，使監(jiān)測裝置與圍巖壁面緊密結(jié)合且牢固固定在指定位置，繼續(xù)加壓，使壓力表達(dá)到一定的數(shù)值(初設(shè)為60kn)，停止加壓，壓力要求保證儀器處于正常工作狀態(tài)；

(3)結(jié)合巷道工程地質(zhì)條件及u型鋼支架承載能力，設(shè)置拱頂壓力監(jiān)測預(yù)警閾值為300kn，當(dāng)拱頂壓力超過該值時，聲光報警器發(fā)出聲光預(yù)警信號。

上面以舉例方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。