[发明专利]一种矿用锚杆测力计

说明书

技术领域

本发明属于煤系地层矿井巷道围岩动态专项中锚杆工作载荷监测的技术范畴，具 体涉及一种矿用锚杆测力计。

背景技术

在矿井巷道围岩动态专项监测中，锚杆受力状态监测是锚网支护中的一项基本工 作。对于端头锚固或加长锚固锚杆，监测目的是了解锚杆实际受力状态，判断设计预应力、 初锚力及拉拔力的合理性，具体反映为锚杆工作载荷监测。当锚杆支护为端头锚固或加长 锚固时，现有的锚杆端部工作载荷监测仪器按其传感器主要分为液压枕式、光纤光栅式和 电阻应变式等类型，其中，液压枕式和光纤光栅式均是将油压压力盒安装在锚杆托盘和螺 母之间，采用液压油压对锚杆端部工作载荷进行数据采集，不同的是，液压枕式锚杆测力计 为直读式液压表，一次仪表，定时专人记录锚杆端部工作载荷，该锚杆测力计应用最为广 泛，结构简单，使用方便，机械直读式液压表显示数据，不具有实时监测和数据传输功能；光 纤光栅式锚杆测力计采用的光纤光栅压力传感器，由油管将油压传递到光纤光栅压力传感 器从而实现对锚杆端部工作载荷监测，该传感器为全光纤无源元件，最大优点为无源传输 数据，光纤光栅为光敏组件，监测精度很高，达0.0132nm/KN，该类型锚杆测力计并不适用于 采煤行业。电阻式锚杆测力计的电阻应变式传感器结构主要为拉压式弹性元件，电阻应变 元件安装在拉压式弹性元件最大主应变方向，该弹性元件是电阻应变式传感器中受力变形 的敏感部件，采用拉压式弹性元件对锚杆端部工作载荷进行数据采集并通过电阻应变元件 转换为电信号，其缺点为：当拉压式弹性元件受到拉力作用时，横截面面积减少；受到压缩 时，横截面面积增大，其电阻应变元件监测值与锚杆端部工作载荷不呈线性关系。针对锚杆 测力计这一现状，发明一种电阻应变元件监测值与锚杆端部工作载荷呈线性关系，且能实 时监测传输数据的电阻式锚杆测力计显得十分必要。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种使电阻应变元件监测值与锚杆端部工作载荷呈线性关系 且能实时监测传输数据的矿用锚杆测力计。

为达上述目的，本发明采用如下解决方案：一种矿用锚杆测力计，包括电阻应变式 锚杆测力传感器和二次监测仪表，其特征在于：电阻应变式锚杆测力传感器包括中空套杆 和环形应力传感器组，中空套杆材料与锚网支护锚杆材料相同，长度不小于锚网支护锚杆 设计长度的1/4，中空套杆一端攻外螺纹另一端攻内螺纹，内螺纹端与锚网支护锚杆连接， 外螺纹端采用螺母施加预紧力进行预紧，中空套杆内置环形应力传感器组，环形应力传感 器组4包括多个均布的单体环形应力传感器并内置箔式电阻片，箔式电阻片通过导线连接； 二次监测仪表具有数据处理、实时就地显示、有线传输或无线传输功能，采用螺母连接固定 于锚杆下端头，将锚杆端部工作载荷数据通过工业环网上传。

与现有的锚杆测力计相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明一种矿用锚杆测力计，采用电阻应变式锚杆测力传感器，其包括中空套杆、环 形应力传感器组、单体环形应力传感器、箔式电阻片和箔式电阻片导线等部件，中空套杆与 锚网支护锚杆采用螺纹连接，中空套杆内置环形应力传感器组，以解决电阻应变元件监测 值随锚杆端部工作载荷呈线性关系变化的问题；

2、本发明一种矿用锚杆测力计，电阻应变式锚杆测力传感器中的箔式电阻片导线布置 于中空导管中，二次监测仪表采用螺母连接固定于锚杆下端头，整个锚杆测力计导线不外 露，设计布局更合理，且能解决实时监测传输数据的问题；

3、本发明一种矿用锚杆测力计，广泛用于煤系地层矿井巷道围岩动态专项监测，以及 隧道、地下工程建筑物和构筑物围岩动态监测等方面。

附图说明

图1、本发明矿用锚杆测力计结构示意图。

图2、电阻应变式锚杆测力传感器结构示意图。

图中：1—电阻应变式锚杆测力传感器2—二次监测仪表3—中空套杆

4—环形应力传感器组5—单体环形应力传感器6—箔式电阻片

7—箔式电阻片导线8—螺母9—锚网支护锚杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1：