一种锚索式顶板离层指示仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于仪器技术领域，具体的说涉及一种可测量锚索锚固范围岩层离层 量和支护体受力的锚索式顶板离层指示仪。
【背景技术】
[0002] 支护体支护力和变形量大小是衡量支护效果的重要指标。目前，常用的各类矿用 顶板离层指示仪能对巷道顶板离层进行较为准确的实时监测，但需专门打取监测钻孔，不 仅破坏顶板完整性，而且很大程度的增加了井下施工量，影响工人正常生产；只能对巷道顶 板离层量进行监测，不能同时监测支护体受力与变形，监测所得数据单一，难以综合地评价 支护质量和顶板稳定性。常用的测力传感器有正弦式、液压式、压电式等，该类仪器易受井 下恶劣环境影响，精确性和稳定性难以长期保证。本发明介绍的一种锚索式顶板离层指示 仪既完成监测任务，亦发挥支护体的功效，无需专门打取监测钻孔；机械式位移标尺或位移 指示仪能处理换算并直接显示锚索的变形和受力大小，为综合评价支护效果提供较为精确 有效的数据。
[0003] 实用新型内
[0004] 本实用新型的目的是提供一种锚索式顶板离层指示仪，该指示仪在保证较高测量 精准度和可靠性的基础上，具有无需专门打取监测钻孔、监测的同时发挥支护体效用、可监 测支护体受力和变形等特点。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 技术方案一：
[0007] -种锚索式顶板离层指示仪，由空芯索体、位移基点连接线、托盘、锁具、位移读取 装置组成，索体为中空，位移基点连接线贯通于空芯索体内部，一端固接于索体顶端，另一 端由索体尾端穿出，与位移读取装置相连接，通过位移读取装置测量索体段位移基点连接 线长度变化量，获得索体变形量，从而测得锚索锚固范围内的岩层离层量。
[0008] 一种锚索式顶板离层指示仪，通过测得索体变形量，利用索体变形量与索体所受 拉力的线性关系得出索体所承受的拉力大小，获取索体支护力的值，位移读取装置为机械 式位移标尺，由位移转换结构和标尺组成，位移转换结构将位移信号转换为可供标尺读取 的信号，标尺为双刻度，分别指示顶板离层量和锚索支护力。顶板离层量与锚索支护力的转 换关系为： π MEA
[0009] F=-^
[0010] 式中，F为锚索支护力，Λ 1为索体段位移基点线长度变化量，E为锚索杆体所用金 属材料的弹性模量，A为锚索杆体的横截面积，1为锚索杆体的初始长度。
[0011] 安装时，将锚索体顶住锚固剂塞入钻孔，当索体及锚固剂到达钻孔最深部，锚杆转 机与索体尾端外螺纹连接，由钻机带动整个锚索体旋转，直至将锚固剂搅拌均匀，锚固剂将 索体锚固之后，将托盘套入索体尾端，由锁具压紧，形成初始锚固力。将索体尾端位移基点 连接线穿过内螺纹连接螺母和弯管型外螺纹螺母，内螺纹连接螺母与弯管型外螺纹螺母进 行螺纹连，弯管型外螺纹螺母与标尺底端进行螺纹连接。将位移基点连接线拉直后，由标尺 指针卡固于位移零刻度线，指示仪安装完毕。
[0012] 技术方案二：
[0013] 一种锚索式顶板离层指示仪，由空芯索体、位移基点连接线、托盘、锁具、位移读取 装置组成，索体为中空，位移基点连接线贯通于空芯索体内部，一端固接于索体顶端，另一 端由索体尾端穿出，与位移读取装置相连接，通过位移读取装置测量索体段位移基点连接 线长度变化量，获得索体变形量，从而测得锚索锚固范围内的岩层离层量。
[0014] -种锚索式顶板离层指示仪，通过测得索体变形量，利用索体变形量与索体所受 拉力的线性关系得出索体所承受的拉力大小，获取索体支护力的值。
[0015] 位移读取装置为位移指示仪，由位移传感器和二次仪表组成，位移传感器通过数 据连接线将读取的位移信号传输至二次仪表处理、运算和储存，位移指示仪可分别显示顶 板离层量与锚索支护力。
[0016] 安装时，将锚索体顶住锚固剂塞入钻孔，当索体及锚固剂到达钻孔最深部，锚杆转 机与索体尾端外螺纹连接，由钻机带动整个锚索体旋转，直至将锚固剂搅拌均匀，锚固剂将 索体锚固之后，将托盘套入索体尾端，由锁具压紧，形成初始锚固力。将内螺纹螺母与索体 尾端螺纹段进行螺纹连接，位移基点线通过紧固螺丝与位移传感器连接，紧固于位移传感 器大直径端，位移传感器上端直径大于内螺纹螺母内径，可卡在内螺纹螺母底端，通过旋转 调节内螺纹螺母与索体尾端螺纹段螺纹连接范围，可将位移基点线拉紧。位移传感器通过 数据连接线将读取的位移信号传输至二次仪表进行处理、运算和储存。
[0017] 本实用新型的有益效果：
[0018] 1.无需专门打取监测钻孔：该设备既完成监测任务，亦发挥支护体的功效，避免 了因专门打取监测钻孔，而进一步破坏顶板完整性；减少了井下施工量，可避免影响工人正 常生产。
[0019] 2.可求得支护体受力和变形：锚索段位移基点连接线长度变化量反应索体的变 形量，进而得出监测区域顶板离层量，根据索体所受拉力与变形的线性关系，可得出索体所 受拉力的大小，求得锚索支护力，位移指示仪或机械式位移标尺均可直接显示顶板离层量 和锚索支护力。
[0020] 3.提升了监测精度和可靠性：相比常用的测力传感器，该仪器的位移读取装置将 原始的位移信号精确地转化为可读取的顶板离层量和锚索支护力信息，由显示装置实时显 示，能在恶劣的井下环境中保证较高的精度和长期稳定。
【附图说明】
[0021] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新 型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一 步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用 新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：
[0022] 图1、图2是锚索式顶板离层指示仪整体结构示意图。
[0023] 图3是索体结构剖面图。
[0024] 图4是索体尾端与位移传感器连接处结构示意图。
[0025] 图5是索体尾端与弯管型外螺纹螺母连接处结构示意图。
【具体实施方式】 [0026] 一
[0027] 参照图1、图3、图5对本实用新型进行说明，锚索式顶板离层指示仪由空芯索体1、 位移基点连接线2、托盘3、锁具4、位移读取装置（内螺纹连接螺母5、标尺指针6、标尺7、 弯管型外螺纹螺母8)组成，内螺纹连接螺母设置有内螺纹12,弯管型外螺纹螺母两接口端 设置有外螺纹13,索体尾端设置有外螺纹14。索体1长度大于钻孔9深度、托盘3厚度、锁 具4厚度之和，使得索体尾端外露于钻孔，以便与弯管型外螺纹螺母8相连接，且保证索体 1顶端达到钻孔9最深处，确保锚固质量。位移基点连接线焊接于索体顶端16,贯通整个空 芯索体1，由索体尾端穿出。
[0028] 安装时，将锚索体1顶住锚固剂15推入钻孔9,当索体1及锚固剂到达钻孔9最深 部，锚杆转机与索体尾端外螺纹14连接，由钻机带动整个锚索体1旋转，直至将锚固剂15 搅拌均匀，锚固剂15将索体1锚固之后，将托盘3套入索体尾端，由锁具4压紧，形成初始 锚固力。将索体尾端位移基点连接线2穿过内螺纹连接螺母5和弯管型外螺纹螺母8,内螺 纹连接螺母5与弯管型外螺纹螺母8进行螺纹连接，弯管型外螺纹螺母8与标尺7底端进 行螺纹连接。将位移基点连接线拉直后，由标尺指针6卡固于位移零刻度线，指示仪安装完 毕。标尺7刻度18显示锚索支护力大小，刻度19显示顶板离层量，二者呈线性相关。
【具体实施方式】 [0029] 二
[0030] 参照图2、图3、图4对本实用新型进行说明，在安装位移读取装置之前，实施方式 二的所有步骤与实施方式一完全相同。实施方式二的位移读取装置由内螺纹连接螺母5、 位移传感器29、紧固螺丝17、二次仪表11、数据连接线10组成。
[0031] 形成初始锚固力后，将内螺纹螺母5与索体1尾端螺纹段进行螺纹连接，位移基点 线2通过紧固螺丝17与位移传感器29连接，紧固于位移传感器29大直径端，位移传感器 29大直径端的直径大于内螺纹螺母5内径，可卡在内螺纹螺母5底端，通过旋转调节内螺纹 螺母5与索体1尾端螺纹段螺纹连接范围，可将位移基点线2拉紧。位移传感器29通过数 据连接线10将读取的位移信号传输至二次仪表11进行处理、运算和储存。
[0032] 以上是为了使本领域普通技术人员理解本实用新型，而对本实用新型所进行的详 细描述，但可以想到，在不脱离本实用新型的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的 变化和修改，这些变化和修改均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种锚索式顶板离层指示仪，由空芯索体、位移基点连接线、托盘、锁具、位移读取装 置组成，其特征在于索体为中空，位移基点连接线贯通于空芯索体内部，一端固接于索体顶 端，另一端由索体尾端穿出，与位移读取装置相连接，通过位移读取装置测量索体段位移基 点连接线长度变化量，获得索体变形量，从而测得锚索锚固范围内的岩层离层量，位移读取 装置可为机械式位移标尺或位移指示仪。
2. 根据权利要求1所述的一种锚索式顶板离层指示仪，其特征在于通过测得索体变形 量，利用索体变形量与索体承受的拉力的线性关系得出索体支护力大小。
3. 根据权利要求1所述的一种锚索式顶板离层指示仪，其特征在于机械式位移标尺由 位移转换结构和标尺组成，位移指示仪由位移传感器和二次仪表组成，位移传感器通过数 据连接线将读取的位移信号传输至二次仪表处理、运算和储存。
4. 根据权利要求1所述的一种锚索式顶板离层指示仪，其特征在于机械式位移标尺为 双刻度，分别指示顶板离层量与锚索支护力，位移指示仪可分别显示顶板离层量与锚索支 护力。
【专利摘要】本实用新型涉及一种锚索式顶板离层指示仪，该指示仪主要由空芯索体、位移基点连接线、托盘、锁具、位移读取装置组成，索体为中空，位移基点连接线贯通于空芯索体内部，一端固接于索体顶端，另一端由索体尾端穿出，与位移读取装置相连接，通过位移读取装置测量索体段位移基点连接线长度变化量，获得索体变形量，继而测得锚索锚固范围内的岩层离层量，并且可利用索体变形量与索体所受拉力的线性关系得出索体支护力的值。该指示仪在保证较高精准度和可靠性的基础上，具有无需专门打取监测钻孔、监测的同时发挥支护体效用、可监测支护体受力和变形等特点，具有良好的推广前景。
【IPC分类】G01B21-02, G01L1-04, G01B21-32
【公开号】CN204575041
【申请号】CN201520193167
【发明人】张胜凯, 赵希栋
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月1日