本發(fā)明屬于大變形軟巖巷道圍巖變形受力監(jiān)測和支護領(lǐng)域，涉及一種用于巷道圍巖變形監(jiān)測的大變形托盤。

背景技術(shù)：

在采礦與巖土工程中，錨桿(索)支護作為一種快速經(jīng)濟有效的支護形式得到了廣泛的使用，而在錨桿(索)支護設(shè)計中，圍巖變形量及變形壓力的監(jiān)測對掌握巷道支護效果及支護構(gòu)件工作狀態(tài)具有重要價值，傳統(tǒng)監(jiān)測中多采用十字布點法和安裝液壓枕進行巷道圍巖的變形和受力監(jiān)測，不僅增加了大量的監(jiān)測費用投入，而且較難實現(xiàn)對巷道全斷面變形及壓力的監(jiān)測，因而如何利用對錨桿(索)支護系統(tǒng)的改進，實現(xiàn)支護監(jiān)測一體化具有重要意義。

另一方面，在《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)所分類的Ⅳ、Ⅴ類巷道支護中，由于巷道圍巖自身性質(zhì)較差，同時疊加高地應(yīng)力和采動應(yīng)力作用，巷道圍巖呈現(xiàn)出軟巖大變形特征，采用在淺部巷道中的剛性支護系統(tǒng)已無法適應(yīng)，支護系統(tǒng)需要進行讓壓以適應(yīng)圍巖大變形。然而，由于錨桿(索)的延伸率一般較小，尤其是錨索，當(dāng)圍巖變形量超過錨桿(索)的允許變形量時，錨桿(索)所受的應(yīng)力會由于變形過大而超過其極限承載能力，從而發(fā)生失效或斷裂現(xiàn)象。因此，對于軟巖大變形巷道不能靠單純提高支護強度，而應(yīng)采用讓壓的方式使圍巖變形能得以釋放，提高支護系統(tǒng)對圍巖大變形的適應(yīng)力，才能有效解決軟巖大變形支護難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有支護系統(tǒng)的成本較高、較難實現(xiàn)對巷道全斷面變形及壓力的監(jiān)測的不足，本發(fā)明提供一種降低成本、有效實現(xiàn)對巷道全斷面變形及壓力的監(jiān)測的用于巷道圍巖變形監(jiān)測的大變形托盤。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于巷道圍巖變形監(jiān)測的大變形托盤，所述大變形托盤包括盤盒、彈簧組和滑動蓋板，所述盤盒內(nèi)布置所述彈簧組，所述彈簧組的各個彈簧均相同，所述彈簧的下端固定在所述盤盒的底面，所述盤盒的開口處設(shè)置可在盤盒內(nèi)上下移動的滑動蓋板，所述彈簧的上端與所述滑動蓋板固定連接，所述盤盒的側(cè)壁開有用于監(jiān)測滑動蓋板位移的監(jiān)測口，所述蓋板的中部開有蓋板定位孔，所述盤盒的底面中部開有盤盒定位孔，定位組件依次穿過蓋板定位孔和盤盒定位孔并固定在待監(jiān)測巷道圍巖內(nèi)。

進一步，所述滑動蓋板的形狀與所述盤盒的開口匹配，所述滑動蓋板沿著所述盤盒內(nèi)壁上下滑動。這是一種優(yōu)選的方案，滑動蓋板與盤盒內(nèi)壁之間無摩擦力，相互之間不接觸。

再進一步，所述盤盒呈方形，所述盤盒的一側(cè)開有監(jiān)測口，所述盤盒的其他三側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)軌，所述蓋板上開有與所述導(dǎo)軌配合的滑槽；該方案為優(yōu)選的方案，當(dāng)然，導(dǎo)軌也可以為其他方式；另外盤盒的形狀也可以根據(jù)需要選擇其他形狀，例如圓形等。

更進一步，所述定位組件為錨桿和螺帽，所述錨桿穿過蓋板定位孔和盤盒定位孔并固定在待監(jiān)測巷道圍巖的鉆孔內(nèi)，所述鉆孔的底部設(shè)有錨固劑，所述錨桿的上部固定螺帽，所述螺帽頂觸在所述滑動蓋板上。

或者是：所述定位組件為錨索和錨具，所述錨索穿過蓋板定位孔和盤盒定位孔并固定在待監(jiān)測巷道圍巖的鉆孔內(nèi)，所述鉆孔的底部設(shè)有錨固劑，所述錨索的上部固定錨具，所述錨具頂觸在所述滑動蓋板上。定位組件還可以選擇其他方式。

所述彈簧組呈陣列式布置，彈簧的高度與所述盤盒的深度相同。這也是一種可以選擇的常見方式，彈簧的高度也可以所述盤盒的深度不相同。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：通過滑動蓋板在錨桿或錨索所傳遞的圍巖變形壓力下沿著導(dǎo)軌壓縮彈簧組，通過監(jiān)測口可以觀測到滑動蓋板的位置，得出巷道圍巖的變形量，再結(jié)合彈簧組的剛度系數(shù)，可以計算出錨桿或錨索的實時錨固力，從而掌握錨桿或錨索的工作狀態(tài)。此外，通過彈簧組的壓縮變形將圍巖的變形能轉(zhuǎn)化為彈性能，實現(xiàn)了對圍巖的讓壓，提高了錨桿或錨索對大變形圍巖的適應(yīng)性，防止由于圍巖變形過大超出錨桿或錨索允許變形值而發(fā)生破壞。該發(fā)明可以很好的適應(yīng)軟巖大變形巷道，不僅節(jié)省了巷道的監(jiān)測費用，同時提高了錨固系統(tǒng)的安全可靠性。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：降低成本、有效實現(xiàn)對巷道全斷面變形及壓力的監(jiān)測。

附圖說明

圖1為用于巷道圍巖變形監(jiān)測的大變形托盤的使用示意圖；

圖2為盤盒示意圖。

圖3為滑動蓋板示意圖。

圖4為圖2的A處局部放大圖。

圖中，1-圍巖，2-鉆孔，3-錨桿或錨索，4-錨固劑，5-滑動蓋板，6-盤盒，7-彈簧組，8-螺帽或錨具，9-導(dǎo)軌，10-監(jiān)測口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

參照圖1～圖4，一種用于巷道圍巖變形監(jiān)測的大變形托盤，所述大變形托盤包括盤盒6、彈簧組7和滑動蓋板5，所述盤盒6內(nèi)布置所述彈簧組7，所述彈簧組7的各個彈簧均相同，所述彈簧的下端固定在所述盤盒6的底面，所述盤盒6的開口處設(shè)置可在盤盒內(nèi)上下移動的滑動蓋板5，所述彈簧的上端與所述滑動蓋板5固定連接，所述盤盒6的側(cè)壁開有用于監(jiān)測滑動蓋板位移的監(jiān)測口10，所述滑動蓋板5的中部開有蓋板定位孔，所述盤盒6的底面中部開有盤盒定位孔，所述定位組件依次穿過蓋板定位孔和盤盒定位孔并固定在待監(jiān)測巷道圍巖1內(nèi)。

進一步，所述滑動蓋板5的形狀與所述盤盒6的開口匹配，所述滑動蓋板5沿著所述盤盒6內(nèi)壁上下滑動。這是一種優(yōu)選的方案，滑動蓋板與盤盒內(nèi)壁之間無摩擦力，相互之間不接觸。

再進一步，所述盤盒6呈方形，所述盤盒6的一側(cè)開有監(jiān)測口10，所述盤盒6的其他三側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)軌9，所述滑動蓋板5上開有與所述導(dǎo)軌9配合的滑槽；該方案為優(yōu)選的方案，當(dāng)然，導(dǎo)軌也可以為其他方式；另外盤盒的形狀也可以根據(jù)需要選擇其他形狀，例如圓形等。

更進一步，所述定位組件為錨桿和螺帽，所述錨桿穿過蓋板定位孔和盤盒定位孔并固定在待監(jiān)測巷道圍巖的鉆孔內(nèi)，所述鉆孔的底部設(shè)有錨固劑，所述錨桿的上部固定螺帽，所述螺帽頂觸在所述滑動蓋板上。

或者是：所述定位組件為錨索3和錨具8，所述錨索3穿過蓋板定位孔和盤盒定位孔并固定在待監(jiān)測巷道圍巖1的鉆孔2內(nèi)，所述鉆孔2的底部設(shè)有錨固劑4，所述錨索3的上部固定錨具8，所述錨具8頂觸在所述滑動蓋板5上。定位組件還可以選擇其他方式。

所述彈簧組7呈陣列式布置，彈簧的高度與所述盤盒的深度相同。這也是一種可以選擇的常見方式，彈簧的高度也可以所述盤盒的深度不相同。

如圖1所示，本發(fā)明的可監(jiān)測巷道圍巖變形受力的大變形托盤，主要由盤盒6、彈簧組7及滑動蓋板5組成，盤盒6內(nèi)設(shè)有三道導(dǎo)軌9和一道監(jiān)測口10，與錨桿或錨索3及螺帽或錨具8配套使用；所述的盤盒6底面為正方形帶孔眼鋼板，根據(jù)使用要求的不同，其邊長為20～40cm，鋼板厚度為6～10mm，孔眼尺寸為32～42mm。盤盒6四面為矩形鋼板，鋼板高度為30～50cm，其中一面鋼板內(nèi)開有一道監(jiān)測口10，監(jiān)測口寬度為10～20mm，監(jiān)測口兩側(cè)有圍巖變形和受力刻度，另外三面鋼板內(nèi)側(cè)中間位置布置有導(dǎo)軌9，導(dǎo)軌底面為正方形，邊長為10～20mm；所述的滑動蓋板5為帶孔眼和三處槽口的正方形鋼板，孔眼尺寸與盤盒6孔眼尺寸一致，槽口尺寸與盤盒6內(nèi)導(dǎo)軌9尺寸一致，鋼板厚度為6～10mm；所述的彈簧組7由多個剛度和尺寸均相同的彈簧組成，并均勻分布于盤盒6內(nèi)，彈簧剛度K為10～20N/mm，彈簧中經(jīng)為30～60mm，線徑為4～10mm；所述的彈簧組7與盤盒6和滑動蓋板5之間均采用焊接。

本發(fā)明的可監(jiān)測巷道圍巖變形受力的大變形托盤的使用方法，具體步驟如下：

a、在待監(jiān)測巷道圍巖1內(nèi)施工鉆孔2，在施工好的鉆孔2內(nèi)用錨桿或錨索3將錨固劑4送入鉆孔2的孔底。

b、連接錨桿鉆機帶動錨桿或錨索3攪拌錨固劑4，待錨固劑4攪拌充分并凝固后，安裝上大變形托盤和螺帽或錨具8，并進行預(yù)張拉。

c、大變形托盤的滑動蓋板5側(cè)與螺帽或錨具8相接，不可反向安裝；

d、當(dāng)對錨桿或錨索3施加預(yù)應(yīng)力或圍巖1變形時，螺帽或錨具8將推動滑動蓋板5沿著導(dǎo)軌9向圍巖1方向滑移，彈簧組7受到滑動蓋板5的推動產(chǎn)生壓縮變形，從而實現(xiàn)對圍巖1變形的讓壓，讓壓變形量根據(jù)托盤厚度的不同可以達到20～30cm，提高了錨桿或錨索3對圍巖1大變形的適應(yīng)力。

e、從監(jiān)測口10內(nèi)，可以讀出滑動蓋板5的滑移量，該滑移量扣除錨桿或錨索施加預(yù)應(yīng)力時的變形量后即可得出圍巖1的實際變形量，再結(jié)合彈簧組7的剛度系數(shù)，根據(jù)公式：F＝nKS，即可得出錨桿或錨索3的軸力大小，也即圍巖1所受到的支護力的大小，從而方便的實現(xiàn)了圍巖1變形和受力的監(jiān)測。其中，F(xiàn)-錨桿或錨索軸力；K-彈簧剛度；S-滑動蓋板滑移量；n-彈簧個數(shù)。