【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及井下巷道支护，更具体地涉及一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架。
技术介绍
1、沿空留巷是在采煤工作面后沿采空区边缘维护而保留下来的原回采巷道，通过一定技术手段将上一区段的顺槽重新支护留给下一个区段使用。这种做法摒弃了传统的留煤柱手段，可以最大限度地回收煤体，有着提高资源回收率，减少排矸量，避免掘巷施工期间的设备损耗，延长矿井服务年限等优点，同时避免了高静应力和掘进扰动导致的冲击地压事故等，因此沿空留巷的应用以及相应的巷道支护技术成为了采矿行业的重要发展方向。
2、现有的巷道支护手段主要有：木垛巷旁支护技术、密集支柱巷旁支护技术、矸石带巷旁支护技术、人造砌块巷旁支护技术、巷旁膏体充填、巷旁高水材料充填、切顶结合砌墙支护技术、柔模混凝土沿空留巷技术等。其支护原理通常为使用木质或石膏填充材料，对巷顶或巷旁进行静态支护，墙体与巷道外帮煤体共同支撑巷道顶板，具有前期支护阻力大，材料来源广，增阻快，切顶方便等优点，但随着技术的迭代和煤矿产业日益增长的对安全、效率的追求，传统支护方式逐渐暴露缺陷。
3、在对现有技术的分析和对井下施工案例的了解中，不难发现，传统支护技术存在着以下问题：在超出安全标准的应力作用下，巷内及巷旁支护结构易失效，支护不及时，可缩量过大或过小，导致应力变化时不能有效切顶；支护效果和稳定性差，不能有效隔离采空区的物体；支架装置无法对巷道的环境应力实时监测，无法使应力数据可视化、精确化；在巷道出现应力剧变情况时，支架没有应急的处理手段。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
2、本专利技术提供如下技术方案：一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，包括应力监测组件，应力监测组件的底部安装有下降抱死组件,应力监测组件的前端安装有基本结构组件,应力监测组件的后端安装有光纤线路组件,基本结构组件的前端安装有前端拼接组件,基本结构组件的下方安装有应急支撑组件,光纤线路组件的后端安装有侧向阻挡组件；
3、进一步的，所述应力监测组件包括监测组件外壳和下移压块,监测组件外壳内部的底端安装有支撑底板，所述下移压块的下方安装有支撑弹簧,支撑弹簧的内部安装有感应弹簧，支撑弹簧的下端和支撑底板连接，下移压块上安装有前顶摇杆，前顶摇杆的中间位置安装有摇杆固定轴,摇杆固定轴固定在监测组件外壳的内部，所述前顶摇杆远离支撑弹簧的一端安装有反光推板，前顶摇杆与反光推板的接触端可以滑动，所述监测组件外壳内部远离支撑弹簧的一面安装有光线发射器和反射光接收器,反射光接收器的位置在光线发射器的下方。
4、进一步的，所述应力监测组件包括上层顶板,上层顶板的底部安装有监测支柱和安全锯条,所述下移压块的顶部与监测支柱连接。
5、进一步的，所述光纤线路组件包括通讯组件和顶部应力光纤，顶部应力光纤的两个端点分别与反射光接收器和感应弹簧连接，所述通讯组件内部的下方安装有数据处理器,顶部应力光纤的另一端接入数据处理器的内部。
6、进一步的，所述基本结构组件包括侧向支撑柱和支架后底座,侧向支撑柱的下方的内部开设有悬挂转轴,悬挂转轴的下方安装有竖直悬柱,竖直悬柱的下方安装有找平重物，竖直悬柱的内部安装有侧向应力光纤,侧向应力光纤从侧向支撑柱的顶部接入光纤线路组件的内部，所述侧向应力光纤和顶部应力光纤在数据处理器的上方汇合为一条线缆，一同接入数据处理器。
7、进一步的，所述基本结构组件包括上支撑梁和支架前底座,上支撑梁的内部安装有牵引链条和变向齿轮，牵引链条靠近应力监测组件的一端安装有牵引齿轮，牵引齿轮靠近应力监测组件的一边位于安全锯条的正下方，所述支架前底座的上方安装有旋转基座,旋转基座的上方安装有辅助支柱，所述牵引链条的另一端绕过变向齿轮进入辅助支柱的内部，牵引链条的另一端与旋转基座连接。
8、进一步的，所述基本结构组件包括主支撑柱，下降抱死组件包括伸缩柱外壳,伸缩柱外壳的内部安装有中心柱，中心柱固定在主支撑柱上端，所述中心柱的顶部安装有带槽伸缩柱,带槽伸缩柱的下方安装有摩擦组件，摩擦组件的位置在中心柱的外围，且摩擦组件为柔性材料，带槽伸缩柱上开设有锥形凹槽。
9、进一步的，所述侧向阻挡组件包括翻板转轴和移动转轴,翻板转轴安装在侧向支撑柱的顶部，侧向支撑柱的背部开设有导轨，移动转轴安装在侧向支撑柱的导轨内部，翻板转轴远离侧向支撑柱的一边安装有阻隔翻板,阻隔翻板的下端安装有解锁顶块，阻隔翻板靠近侧向支撑柱的一侧开设有导轨，阻隔翻板的内部安装有支撑转轴,移动转轴和支撑转轴之间安装有活动支臂，侧向支撑柱的下方安装有击发装置,击发装置包括储能组件和固定转轴，储能组件的下端固定在侧向支撑柱上,储能组件的上端安装有上推顶板，且固定转轴固定在侧向支撑柱上，固定转轴上安装有锁定板。
10、进一步的，所述侧向支撑柱的内部安装有底座稳基组件，底座稳基组件包括下移锯条,下移锯条与翻板转轴接触,下移锯条的下方安装有下移横柱，下移横柱位于支架前底座的内部，所述下移锯条的下端安装有抓地机构,下移横柱的下端安装有辅助抓地部件。
11、进一步的，所述抓地机构包括固定爪座,固定爪座固定在支架后底座的底部，固定爪座的外端安装有展开臂,展开臂的下端安装有抓地爪体，展开臂与抓地爪体铰接,抓地爪体的底端安装有抓地爪尖，所述下移锯条的底端安装有推动柱，推动柱上安装有活动爪座，抓地爪体的中间位置与活动爪座铰接。本专利技术的技术效果和优点：
12、1.本专利技术通过设有反光推板、光线发射器和反射光接收器，以及顶部应力光纤、侧向应力光纤和数据处理器，有利于利用光线入射角等于反射角的原理，以及光纤有韧性、可形变的材料特性，使得当巷道直接顶和侧向采空区发生应力变化时，数据处理器能够采集光纤的位置信息和形变信息，并将该信息转化为应力数据，实现了支架对巷道整体应力的实时监测，解决了沿空留巷中传统支架无法精确监测巷道应力的问题。
13、2.本专利技术通过设有应急支撑组件、下降抱死组件和侧向阻挡组件，有利于利用链条、齿轮传动以及柔性材料产生摩擦力的特性，使得支架顶部受到超标的应力时，应急支撑组件能及时对装置顶部的基本结构组件提供支持力，同时下降抱死组件可以阻止应力监测组件的下降；而当侧向应力超出安全范围时，侧向阻挡组件能触发应急翻转动作，从而阻挡来自采空区物体的侵入或崩落，在发生意外情况时，实现了对巷道的应急支护，弥补了传统支架对巷道顶部冒顶、采空区垮塌等意外情况缺乏应急手段的问题。
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1.一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，包括应力监测组件(1)，其特征在于：应力监测组件(1)的底部安装有下降抱死组件(3),应力监测组件(1)的前端安装有基本结构组件(4),应力监测组件(1)的后端安装有光纤线路组件(5),基本结构组件(4)的前端安装有前端拼接组件(8),基本结构组件(4)的下方安装有应急支撑组件(2),光纤线路组件(5)的后端安装有侧向阻挡组件(6)；
2.根据权利要求1所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述应力监测组件(1)包括上层顶板(101),上层顶板(101)的底部安装有监测支柱(102)和安全锯条(106),所述下移压块(103)的顶部与监测支柱(102)连接。
3.根据权利要求1所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述光纤线路组件(5)包括通讯组件(501)和顶部应力光纤(502)，顶部应力光纤(502)的两个端点分别与反射光接收器(111)和感应弹簧(105)连接，所述通讯组件(501)内部的下方安装有数据处理器(504),顶部应力光纤(502)的另一端接入数据处理器(504)
4.根据权利要求3所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述基本结构组件(4)包括侧向支撑柱(402)和支架后底座(403),侧向支撑柱(402)的下方的内部开设有悬挂转轴(507),悬挂转轴(507)的下方安装有竖直悬柱(505),竖直悬柱(505)的下方安装有找平重物(506)，竖直悬柱(505)的内部安装有侧向应力光纤(503),侧向应力光纤(503)从侧向支撑柱(402)的顶部接入光纤线路组件(5)的内部，所述侧向应力光纤(503)和顶部应力光纤(502)在数据处理器(504)的上方汇合为一条线缆，一同接入数据处理器(504)。
5.根据权利要求2所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述基本结构组件(4)包括上支撑梁(401)和支架前底座(405),上支撑梁(401)的内部安装有牵引链条(202)和变向齿轮(203)，牵引链条(202)靠近应力监测组件(1)的一端安装有牵引齿轮(201)，牵引齿轮(201)靠近应力监测组件(1)的一边位于安全锯条(106)的正下方，所述支架前底座(405)的上方安装有旋转基座(204),旋转基座(204)的上方安装有辅助支柱(205)，所述牵引链条(202)的另一端绕过变向齿轮(203)进入辅助支柱(205)的内部，牵引链条(202)的另一端与旋转基座(204)连接。
6.根据权利要求1所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述基本结构组件(4)包括主支撑柱(404)，下降抱死组件(3)包括伸缩柱外壳(304),伸缩柱外壳(304)的内部安装有中心柱(303)，中心柱(303)固定在主支撑柱(404)上端，所述中心柱(303)的顶部安装有带槽伸缩柱(301),带槽伸缩柱(301)的下方安装有摩擦组件(302)，摩擦组件(302)的位置在中心柱(303)的外围，且摩擦组件(302)为柔性材料，带槽伸缩柱(301)上开设有锥形凹槽。
7.根据权利要求4所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述侧向阻挡组件(6)包括翻板转轴(602)和移动转轴(604),翻板转轴(602)安装在侧向支撑柱(402)的顶部，所述侧向支撑柱(402)的背部开设有导轨，移动转轴(604)安装在侧向支撑柱(402)的导轨内部，翻板转轴(602)远离侧向支撑柱(402)的一边安装有阻隔翻板(601),阻隔翻板(601)的下端安装有解锁顶块(6011)，阻隔翻板(601)靠近侧向支撑柱(402)的一侧开设有导轨，阻隔翻板(601)的内部安装有支撑转轴(605),移动转轴(604)和支撑转轴(605)之间安装有活动支臂(603)，所述侧向支撑柱(402)的下方安装有击发装置(606),击发装置(606)包括储能组件(6062)和固定转轴(6064)，储能组件(6062)的下端固定在侧向支撑柱(402)上,储能组件(6062)的上端安装有上推顶板(6061)，且固定转轴(6064)固定在侧向支撑柱(402)上，固定转轴(6064)上安装有锁定板(6063)。
8.根据权利要求7所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述侧向支撑柱(402)的内部安装有底座稳基组件(7)，底座稳基组件(7)包括下移锯条(701),下移锯条(701)与翻板转轴(602)接触,下移锯条(701)的下方安装有下移横柱(703)，下移横柱(703)位于支架前底座(405)的内部，所述下移锯条(701)的下端安装...
【技术特征摘要】
1.一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，包括应力监测组件(1)，其特征在于：应力监测组件(1)的底部安装有下降抱死组件(3),应力监测组件(1)的前端安装有基本结构组件(4),应力监测组件(1)的后端安装有光纤线路组件(5),基本结构组件(4)的前端安装有前端拼接组件(8),基本结构组件(4)的下方安装有应急支撑组件(2),光纤线路组件(5)的后端安装有侧向阻挡组件(6)；
2.根据权利要求1所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述应力监测组件(1)包括上层顶板(101),上层顶板(101)的底部安装有监测支柱(102)和安全锯条(106),所述下移压块(103)的顶部与监测支柱(102)连接。
3.根据权利要求1所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述光纤线路组件(5)包括通讯组件(501)和顶部应力光纤(502)，顶部应力光纤(502)的两个端点分别与反射光接收器(111)和感应弹簧(105)连接，所述通讯组件(501)内部的下方安装有数据处理器(504),顶部应力光纤(502)的另一端接入数据处理器(504)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述基本结构组件(4)包括侧向支撑柱(402)和支架后底座(403),侧向支撑柱(402)的下方的内部开设有悬挂转轴(507),悬挂转轴(507)的下方安装有竖直悬柱(505),竖直悬柱(505)的下方安装有找平重物(506)，竖直悬柱(505)的内部安装有侧向应力光纤(503),侧向应力光纤(503)从侧向支撑柱(402)的顶部接入光纤线路组件(5)的内部，所述侧向应力光纤(503)和顶部应力光纤(502)在数据处理器(504)的上方汇合为一条线缆，一同接入数据处理器(504)。
5.根据权利要求2所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述基本结构组件(4)包括上支撑梁(401)和支架前底座(405),上支撑梁(401)的内部安装有牵引链条(202)和变向齿轮(203)，牵引链条(202)靠近应力监测组件(1)的一端安装有牵引齿轮(201)，牵引齿轮(201)靠近应力监测组件(1)的一边位于安全锯条(106)的正下方，所述支架前底座(405)的上方安装有旋转基座(204),旋转基座(204)的上方安装有辅助支柱(205)，所述牵引链条(202)的另一端绕过变向齿轮(203)进入辅助支柱(205)的内部，牵引链条(202)的另一端与旋转基座(204)连接。
6.根据权利要求1所述的一种地下矿山沿空留巷光纤应力监测支架，其特征在于：所述基本结构组件(4)包括主支撑...
【专利技术属性】
技术研发人员：史先锋，王鹏，刘金海，赵明勇，陈文晨，魏全德，尹兵，许士奎，高操，王栋，朱乔治，李岩，李全明，耿超，余欢，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：
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