【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于巷道围岩控制，具体是巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统及方法。
技术介绍
1、在煤岩体中开挖巷道后，由于原岩应力的打破，巷道周边会形成应力集中区，如果浅部围岩承载力小于重新分布应力，就会造成巷道围岩的失稳。大多数采用方法是对巷道围岩进行锚固支护，使浅部围岩在锚杆预紧力作用下强度得到强化，但也会产生一段时间后巷道围岩在持续应力集中与锚固承载体逐步丧失条件下的失稳。因此，对巷道围岩进行卸压与重新承载以实现巷道围岩稳定性尤为重要，因此需要一种对围岩内部关键区的卸压耦合控制系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统及方法，以保障巷道围岩的稳定性，并能对围岩的应力集中区进行卸压与重新加固。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，包括推进机构和用于泵送浆液的注浆模块；
4、推进机构包括钻头和锚固板，钻头的直径大于锚固板的直径；
5、锚固板上开有若干插孔，插孔并与注浆模块通过管道连通；插孔内还设有锚固杆、应力计探头和若干可形变的支撑杆，锚固杆包括锥形部和用于推动锥形部的电推杆，锥形部和电推杆之间设有若干可形变的压条；
6、应力计探头电连接有处理器，应力计探头用于测量围岩内部局部的应力变化数据，并将应力变化数据发送至处理器，处理器将应力变化数据与设定的阈值进行对比，若应力变化数据大于阈值，则处理器向电推杆
7、采用上述方案后实现了以下有益效果：
8、因钻头钻孔过程中会对周边围岩形成挤压作用，形成一个薄壁岩层，通过锚固板与薄壁岩层之间形成浮动层。再利用钻孔过程中产生的碎岩对浮动层进行填充，再通过注浆模块将浆液注入浮动层，形成可压缩的浮动层。
9、在外部围岩因应力集中对浮动层进行施压过程中，能对应力分散至浮动层内，使浮动层逐渐压实，形成固定的支撑层，以提高巷道的稳定性，提高巷道的抗冲击能力。
10、浮动层内设有若干支撑杆，当围岩因应力集中对浮动层进行施压时，通过支撑杆形成骨架作用，提高外部围岩与锚固板之间的支撑效果。
11、处理器基于应力计探头的应力变化数据，当应力变化数据大于阈值，及产生应力集中时，使电推杆推动压条进行压缩，使压条对周边围岩形成挤压，提供泄压空间，以消减应力集中，并能对围岩的应力集中区进行卸压与重新加固。
12、进一步，钻头靠近锚固板的一侧还设有加固喷头，加固喷头并与注浆模块通过管道连通，且加固喷头远离锚固板的一端高于加固喷头靠近锚固板的一端。
13、有益效果：通过加固喷头喷洒浆液对钻孔形成的薄壁岩层进行重新加固，以便于浮动层的形成。
14、进一步，压条内部并与注浆模块通过管道连通。
15、有益效果：压条形成一个保护空间能对注浆模块的管道进行保护，能使锚固杆在进入围岩内部时，使注浆模块的管道不易发生堵塞。
16、进一步，支撑杆靠近锚固板的一侧固定连接有辅助杆，且锚固板上开有若干凹槽，当支撑杆与锚固板相接触时，辅助杆位于凹槽内。
17、有益效果：当围岩因应力集中对浮动层进行施压时，使辅助杆与凹槽接触时，凹槽能阻挡辅助杆和支撑杆继续进行移动，使支撑杆和辅助杆对浮动层提供一个三角支撑架进行支撑。
18、进一步，辅助杆、支撑杆和凹槽连接有导线，且锚固板远离凹槽的一侧固定连接有若干指示灯和电源，电源的正极与凹槽电连接，电源的负极与支撑杆和指示灯电连接，指示灯并与处理器电连接。
19、有益效果：当围岩因应力集中对浮动层进行施压时，使辅助杆与凹槽接触时，电源与指示灯形成完整的电流回路，指示灯亮起进行提醒，指示灯并向处理器发送应力集中信号，使电推杆推动压条对围岩进行卸压。
20、进一步，辅助杆位于支撑杆的三分之一处、二分之一处和三分之二处。
21、有益效果：辅助杆对支撑杆的不同位置进行支撑，从而能形成不同高度的浮动层。
22、进一步，巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制方法，包括以下步骤：步骤一、使用推进机构钻取巷道，利用钻头在钻孔过程中对围岩的挤压作用，形成薄壁岩层，并利用加固喷头喷射浆液对薄壁岩层进行加固，在巷道内布置锚固板，使锚固板与薄壁岩层之间形成浮动层，使推进机构工作过程中产生的碎岩堆积在浮动层内；
23、步骤二、预加固浮动层，采用钻头沿插孔的方向形成中空通道，再将支撑杆通过锚固板上的插孔插入浮动层内，留出注浆插孔和监测插孔；在设定需要进行应力监测的位置，将锚固杆插入监测插孔内，注浆模块通过管道通过注浆插孔注入浆液对浮动层进行加固；
24、并将支撑杆与指示灯通过导线电连接；
25、步骤三、再采用钻头在浮动层内形成中空通道，将应力计探头固定在中空通道内，处理器通过应力计探头对围岩的应力进行监测，处理器基于应力变化数据和指示灯的开启控制电推杆进行工作。
26、有益效果：通过钻头形成的薄壁岩层与锚固板之间形成浮动层，便于后续注浆对碎岩进行固定，达到资源重复利用的目的。
27、首先使用支撑杆插入浮动层内，即便于将支撑杆插入，同时在后续浆液固定过程中，能起到辅助骨架的作用，实现对支撑杆的安装；通过处理器基于应力变化数据和指示灯的开启控制电推杆进行工作，以便于对应力集中进行卸压，以保障巷道围岩的稳定性。
28、进一步，在步骤二中，还会预计算不同围岩的承载力，基于承载力的不同向浮动层注射不同的浆液，围岩的承载力越小，浆液凝固后的硬度越大。
29、有益效果：通过注射不同的浆液，使浮动层能均匀的对围岩进行支撑，从而避免因浮动层的变形不同而产生应力不集中的现象产生，从而减少应力集中。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：包括推进机构和用于泵送浆液的注浆模块；
2.根据权利要求1所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：钻头靠近锚固板的一侧还设有加固喷头，加固喷头并与注浆模块通过管道连通，且加固喷头远离锚固板的一端高于加固喷头靠近锚固板的一端。
3.根据权利要求1所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：压条内部并与注浆模块通过管道连通。
4.根据权利要求1所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：支撑杆靠近锚固板的一侧固定连接有辅助杆，且锚固板上开有若干凹槽，当支撑杆与锚固板相接触时，辅助杆位于凹槽内。
5.根据权利要求4所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：辅助杆、支撑杆和凹槽连接有导线，且锚固板远离凹槽的一侧固定连接有若干指示灯和电源，电源的正极与凹槽电连接，电源的负极与支撑杆和指示灯电连接，指示灯并与处理器电连接。
6.根据权利要求4所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制
7.巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制方法，其特征在于：根据权利要求1-6所示任一项的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统的方法，包括以下步骤：步骤一、使用推进机构钻取巷道，利用钻头在钻孔过程中对围岩的挤压作用，形成薄壁岩层，并利用加固喷头喷射浆液对薄壁岩层进行加固，在巷道内布置锚固板，使锚固板与薄壁岩层之间形成浮动层，使推进机构工作过程中产生的碎岩堆积在浮动层内；
8.根据权利要求7所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制方法，其特征在于：在步骤二中，还会预计算不同围岩的承载力，基于承载力的不同向浮动层注射不同的浆液，围岩的承载力越小，浆液凝固后的硬度越大。
...【技术特征摘要】
1.巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：包括推进机构和用于泵送浆液的注浆模块；
2.根据权利要求1所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：钻头靠近锚固板的一侧还设有加固喷头，加固喷头并与注浆模块通过管道连通，且加固喷头远离锚固板的一端高于加固喷头靠近锚固板的一端。
3.根据权利要求1所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：压条内部并与注浆模块通过管道连通。
4.根据权利要求1所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：支撑杆靠近锚固板的一侧固定连接有辅助杆，且锚固板上开有若干凹槽，当支撑杆与锚固板相接触时，辅助杆位于凹槽内。
5.根据权利要求4所述的巷道围岩加固与围岩内部关键区卸压耦合控制系统，其特征在于：辅助杆、支撑杆和凹槽连接有导线，且锚固板远离凹槽的一侧固定连接有若干指示灯和电源，电源的...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。