[实用新型]动静组合智能预警锚杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硬脆围岩洞室的支护及实时监测预警设备，特别是涉及一种防治围岩动力灾害的具有预警功能的动静组合锚杆，属于岩土工程锚固领域。

背景技术

围岩动力灾害是深部作业环境的地下岩体工程中复杂安全问题，是处于高地应力环境中结构完整的硬脆性围岩开挖卸荷后在某些因素诱发下的动力失稳破坏，具有围岩突然、猛烈地向开挖空间弹射、抛掷、喷出以及洞壁片状剥落的动力学特征，具有滞后性、延续性、突发性、猛烈性及危害性等特点，严重地威胁着地下结构、人员和设备的安全。岩爆、矿山冲击地压等围岩动力灾害随开采深度的增加而日益严重。

对围岩动力灾害的超前预警及防治才能确保深部矿产资源安全开采和隧道等地下工程的建设进程。硬脆围岩洞室发生岩爆等围岩动力灾害时的动应力很大，一般会达到或超过支护构件的屈服强度，如果支护系统没有让压和屈服性质，就不可避免发生破坏。同时，硬脆围岩本身坚硬致密的特点，导致其破坏的原因涉及岩石动力学与岩石静力学两方面的范畴。锚杆能有效调控围岩的自承载能力，因此硬脆围岩支护系统亦采用可伸长锚杆提供一定变形以容纳围岩动力破坏引起的强制大变形。在应对岩爆、冲击地压等围岩动力灾害方面提出了些抗岩爆的可伸长锚杆，专利号201020684957.X公开了一种水胀式弹性抗岩爆锚杆，但水胀式锚杆承载能力低，较高地应力时不适用，同时刚性弹簧仅是对巷道表面延展的改进，在全长锚固下的变形能力是很弱的。专利号201110332493.5公开了一种焊接式动静组合锚杆，该锚杆能适应硬脆围岩静、动力学破坏特点，但结构功能单一，仅具有让压支护功能，而不具备超前预警功能。

岩爆、冲击地压等围岩动力灾害的预测预警就是确定灾害可能发生的区域地点、时间及危险程度等信息。围岩动力灾害超前预测常采用现场实测法，主要有钻屑法、电磁辐射法、声发射、微震波预测法等。钻屑法突出缺点是实施过程中操作人员的危险性、因人而异的操作误差和不能连续监测，从而导致有用信息遗漏而出现漏报。采用声发射(微震)监测方法，需要布置钻孔安装监测探头，会对围岩产生进一步的损伤和影响，安装监测过程相对繁琐复杂而且费用高，传感器要与围岩很好耦合，对整个安装质量的要求较高，爆破和机械设备对其监测结果也存在干扰。以上两种方法无法实现对围岩岩爆的无损实时监测预警。为此专利号01272808.X公开了一种煤岩动力灾害电磁辐射监测装置，可实现了无损(非接触)、定位监测，但由于有些矿井的地下水、电磁环境的复杂性，对监测结果有较大的影响，使监测结果出现较大误差。专利号201110109285.9公开了一种无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法，但该方法缺少理论及试验研究的情况下其预测的准确性是难以令人信服的。因此，在围岩动力灾害监测和防治领域急需一种能够实现连续、可靠支护、安全监测、预警的监测方法和装置。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型所要解决的问题是提供一种能对围岩动力灾害实现监测预警并能适应硬脆围岩静、动态破坏特点具有让压支护的智能锚杆。本实用新型的设计方案如下：一种动静组合智能预警锚杆，由中空注浆杆体以及实心杆体通过套管套接而成，并在中空注浆杆体配有托盘和螺母，其中：所述中空注浆杆体和所述实心杆体与孔壁围岩粘结锚固；所述套管包括大内径段和小内径段，不与孔壁围岩粘结；所述实心杆体段可穿过所述套管的大内径段，但部分杆身不能穿过所述套管的小内径段；所述套管布置在围岩内部破裂软化区和弹性区边界附近，在所述中空注浆杆体和所述实心杆体之间的套管内固定有位移感应器，所述位移感应器通过穿过所述中空注浆杆体的通讯线与锚孔外的智能预警装置相连接。其中所述位移感应器采用机械轮、超声波测距仪或者红外线测距仪都可以。

采用以上设计方案，有效的提供了实现连续、可靠支护、安全监测、预警的监测，适合市场推广使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的动静组合智能预警锚杆示意图。

图例说明

1-中空注浆杆体           2-套管

3-实心杆体               4-托盘

5-螺母                   6-外止浆塞

7-内止浆塞               8-挡板

9-剪切核                 10-位移感应器

11-通讯线                12-单片机智能系统

13-水泥砂浆              14-树脂锚固剂