一种具备反演历史受力范围的压力表及其使用方法

摘要

一种具备反演历史受力范围的压力表及其使用方法，压力表：表盘上设有刻度，指针通过转轴连接在表盘的上方；多条弧形滑带环绕转轴周向连续的分布在表盘的上端面上，且起始和终止端分别与刻度的起始和终止端相对应；弧形滑带上覆盖有软质遮光纸条；多个探针与多个软质遮光纸条对应的固接在指针的下端。方法：安装前对压力表进行检查；在压力表安装到锚杆或锚索上后通过矿灯依次照射表盘表面，再次确保弧形滑带的部分未显露划痕和颜色；定期或不定期的对压力表进行观测，根据不同颜色和划痕来获取历史和当前的压力监测数据，并根据历史的压力监测数据反演锚杆或锚索的历史受力范围。该压力表和方法能方便直观的获取锚杆或锚索的历史受力范围。

说明书

技术领域

本发明属于矿山岩层或边坡稳定性监测领域，具体涉及一种具备反演历史受力范围的压力表及其使用方法。

背景技术

对锚杆支护系统安设压力表是监测锚固力的传统做法，但是现有技术所采用的都是直读式机械压力表，必须要近距离观察才能读取示数，并且无法读取到过去的数据，这样，便无法准确判断锚杆或锚索过去一段时间的受力状态。

为了解决无法读取锚杆或锚索过去受力状态的问题，近年来在锚杆支护系统安装了电子式压力表。对于电子式压力表，现场技术人员需要携带U盘或采集仪去到现场进行数据采集，再通过后续对压力表的数值记录和分析来判断出锚固或锚索在过去一段时间的受力状态。虽然电子式压力表能够读取到过去一段时间的数据，但电子式压力表的经济成本高并且数据采集耗时长，同时，对每一个锚杆支护系统都安设压力表对其进行锚固力监测是不现实的，然而传统的压力表又存在无法读取过去的数据和数据读取困难的问题，且无法真实反映锚杆杆体过去一段时间的真实受力情况。在这一工程技术背景下，矿山中经常出现锚杆或锚索发生断裂的情况或小面积变形垮塌的事故，导致锚杆支护系统无法有效与其它支护系统产生协同效应。

目前国内外尚无解决电子式压力表经济成本高并且数据采集耗时长以及传统压力表无法读取过去一段时间数据的问题，为此，亟需研发一种具备反演锚杆或锚索历史受力范围的压力表及方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具备反演历史受力范围的压力表及其使用方法，该压力表不仅能直观的反应出当前锚杆或锚索的受力状态，还具备反演锚杆或锚索历史受力范围的功能，其有助于降低压力监测设备的成本，并可提高数据获取的效率；该方法操作步骤简单，能够方便快速的实现对锚杆或锚索历史受力状态的获取，有利于降低支护系统压力监测的投入成本，并具有良好的推广应用前景。

为了实现上述目的，本发明提供一种具备反演历史受力范围的压力表，包括压力表本体，所述压力表本体包括表盘、转轴和指针，所述转轴可转动的连接在表盘的中心，所述指针设置在表盘的上方，且其里端与转轴的上端固定连接；所述表盘上对应指针外端的部分设置有环绕转轴弧形延伸的刻度；

还包括设置在刻度内侧的多条弧形滑带、多个软质遮光纸条和多个探针；

多条弧形滑带呈同心设置的方式环绕转轴周向连续的分布在表盘的上端面上，多条弧形滑带的起始端和终止端分别与刻度的起始端和终止端相对应；多条弧形滑带对应多个压力段的设置，且其到转轴的距离根据压力段由小到大的变化依次由远到近的设置，且在相邻两段弧形滑带中，靠近转轴的一个弧形滑带的外弧半径小于等于远离转轴的一个弧形滑带的内弧半径；

多个软质遮光纸条与多条弧形滑带一一对应的设置，且软质遮光纸条贴合的覆盖在对应弧形滑带的表面；

多个探针沿指针长度方向依次的设置，且与多个软质遮光纸条一一对应的设置，且其上端垂直的与指针的下端面固定连接，其下端垂直的与弧形滑带相接触配合。

进一步，为了更直观的显示出当前及历史受力数据，多条弧形滑带的颜色各不相同。

进一步，为了能在表面留下清晰的划痕，且能便于在光线不好的环境下便于操作人员的读取，所述弧形滑带由对液压油不敏感并添加有荧光成分的粉状集合块状物制成。

作为一种优选，弧形滑带的数量为6个，并根据到转轴的距离由远到近分别为红色荧光滑带、橙色荧光滑带、黄色荧光滑带、绿色荧光滑带、蓝色荧光滑带和紫色荧光滑带。

进一步，还包括表壳和高透玻璃板；所述表壳呈环形，其下部固定套装在表盘外沿的外部，其上端延伸到指针的上方；所述高透玻璃板固定封装在表壳的上端。通过表壳的设置可以对压力表本体进行防护，通过高透玻璃板的设置可以方便观察压力的大小。

进一步，为了确保在指针摆动的过程中，能在弧形滑带上留下清晰的划痕，所述探针的硬度大于弧形滑带的硬度。

在该技术方案中，通过在表盘上设置对应一定刻度范围的多个弧形滑带，能方便的对应不同的压力段；通过在指针的长度方向固定连接有对应多个弧形滑带的多个探针，能在转轴带动指针转动的过程中在对应弧形滑道上留下划痕，进而便于记录下历史的受力范围，可以便于后期直观的获取支护系统的受力数据；通过在弧形滑带的上表面覆盖软质遮光纸条，能便于对压力表的初始状态进行检查，可以在利用灯光照射表盘表面时快速的确定出压力表的初始状态；同时，还能配合其下方的弧形滑带的颜色来核定指针的动作情况，从而可以更准确的判定锚杆或锚索的历史受力范围；另外，通过这种设置方式还能便于在更换对应弧形滑带上部软质遮光纸条后，将对应弧形滑带的颜色遮住，甚至也可以将弧形滑带上的划痕遮住，以实现压力表的重复使用；本发明结构简单、制造成本低，解决了传统机械压力表无法读取历史数据的难题。同时，该压力表监测结果直观明显，无需技术人员携带U盘或采集仪到现场进行数据采集，再返回地面电脑上进行历史数据的统计，节约了大量时间并提高了历史数据的获取效率，解决了电子式压力表历史数据读取困难的难题；另外，该压力表通过更换弧形滑带和软质遮光纸条便能够实现压力表的持续性使用，其耐用性好，经济效益显著，具有良好的推广应用前景。

本发明还提供了一种具备反演历史受力范围的压力表的使用方法，包括一种具备反演历史受力范围的压力表，包括以下步骤：

步骤一：对压力表进行检查，确定指针并未发生滑动并指向0MPa的初始位置，同时，确保弧形滑带的部分未显露划痕和颜色；

步骤二：将压力表安装到锚杆或锚索上，并在安装后通过矿灯依次照射表盘表面，再次确保弧形滑带的部分未显露划痕和颜色；

步骤三：在岩层未发生变形时，岩层中不会产生矿压，安装在锚杆或锚索上的压力表接收不到压力进而不会发生变化；在岩层发生变形时，岩层当中将发生矿压，该矿压通过作用锚杆或锚索将压力传递给转轴，转轴转动过程中同步带动指针或探针转动，探针在摆动过程中将软质遮光纸条划破并在弧形滑带表面产生划痕；随着岩层变形的加剧，压力表接收到的压力逐渐变大，探针会依次划破软质遮光纸条，并依次产生红色荧光划痕、橙色荧光划痕、黄色荧光划痕、绿色荧光划痕、蓝色荧光划痕和紫色荧光划痕；定期或不定期的对压力表进行观测，根据不同颜色和划痕来获取历史和当前的压力监测数据，并根据历史的压力监测数据反演锚杆或锚索的历史受力范围。

本方法步骤简单，能对因岩层变形而产生的矿压数据进行记录，并能有利于高效直观的获取各个锚杆或锚索的受力的历史受力范围和压力数据，并有助于降低支护系统压力监测的投入成本。本发明可以反演锚杆或锚索的历史受力范围，能够对地下巷道的稳定性分析和岩层活动规律做出及时准确的判断，其经济效益显著，具有很强的应用价值和推广价值，可有效的保证锚杆可锚索支护系统安全可靠的运行。

附图说明

图1是本发明中指针在未发生转动条件下的俯视图；

图2是图1的纵向剖视图；

图3是图2中Ⅰ部的局部放大图；

图4是本发明中指针在发生转动后于弧形滑带表面上产生划痕的示意图。

图中：1、表盘，2、指针，3、弧形滑带，4、探针，5、刻度，6、转轴，7、表壳，8、高透玻璃板，9、红色荧光划痕，10、橙色荧光划痕，11、黄色荧光划痕，12、绿色荧光划痕，13、蓝色荧光划痕，14、紫色荧光划痕，15、软质遮光纸条。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，一种具备反演历史受力范围的压力表，包括压力表本体，所述压力表本体包括表盘1、转轴6和指针2，所述转轴6可转动的连接在表盘1的中心，所述指针2设置在表盘1的上方，且其里端与转轴6的上端固定连接；所述表盘1上对应指针2外端的部分设置有环绕转轴6弧形延伸的刻度5；

还包括设置在刻度5内侧的多条弧形滑带3、多个软质遮光纸条15和多个探针4；

多条弧形滑带3呈同心设置的方式环绕转轴6周向连续的分布在表盘1的上端面上，多条弧形滑带3的起始端和终止端分别与刻度5的起始端和终止端相对应，多条弧形滑带3的起始端为多条弧形滑带3中一端最外侧一条弧形滑带3的起始端，多条弧形滑带3的终止端为多条弧形滑带3中另一端最外侧一条弧形滑带3的终止端；多条弧形滑带3对应多个压力段的设置，且其到转轴6的距离根据压力段由小到大的变化依次由远到近的设置，且在相邻两段弧形滑带3中，靠近转轴6的一个弧形滑带3的外弧半径小于等于远离转轴6的一个弧形滑带3的内弧半径；

多个软质遮光纸条15与多条弧形滑带3一一对应的设置，且软质遮光纸条15贴合的覆盖在对应弧形滑带3的表面；

多个探针4沿指针2长度方向依次的设置，且与多个软质遮光纸条15一一对应的设置，且其上端垂直的与指针2的下端面固定连接，其下端垂直的与弧形滑带3相接触配合。

作为进一步优选，弧形滑带3为附着在表盘1上一定厚度的涂层，其中，探针4的下端为尖锐结构，其与表盘1的表面间隙配合，且与弧形滑带3接触配合，这样，不仅可以更有效的在弧形滑带3上留下划痕，而且不会在表盘1上留下划痕，便于该压力表的重复使用。

为了更直观的显示出当前及历史受力数据，多条弧形滑带3的颜色各不相同。

为了能在表面留下清晰的划痕，且能便于在光线不好的环境下便于操作人员的读取，所述弧形滑带3由对液压油不敏感并添加有荧光成分的粉状集合块状物制成。

作为一种优选，弧形滑带3的数量为6个，并根据到转轴6的距离由远到近分别为红色荧光滑带、橙色荧光滑带、黄色荧光滑带、绿色荧光滑带、蓝色荧光滑带和紫色荧光滑带。

还包括表壳7和高透玻璃板8；所述表壳7呈环形，其下部固定套装在表盘1外沿的外部，其上端延伸到指针2的上方；所述高透玻璃板8固定封装在表壳7的上端。通过表壳的设置可以对压力表本体进行防护，通过高透玻璃板的设置可以方便观察压力的大小。

为了确保在指针摆动的过程中，能在弧形滑带上留下清晰的划痕，所述探针4的硬度大于弧形滑带3的硬度。

工作原理：在最开始时，在不施加预应力时，指针2并未发生滑动并指向0MPa方向，弧形滑带3上也未显露划痕和颜色；随着岩层当中发生矿压，压力表接收到的压力变大，压力表处于过渡状态，指针2顺时针旋转，当弧形滑带3上分别显现出红色荧光划痕9、橙色荧光划痕10、黄色荧光划痕11、绿色荧光划痕12、蓝色荧光划痕13和紫色荧光划痕14时，此时指针2分别对应指向aMPa方向，bMPa方向，cMPa方向，dMPa方向，eMPa方向，fMPa方向，其中，0

在该技术方案中，通过在表盘上设置对应一定刻度范围的多个弧形滑带，能方便的对应不同的压力段；通过在指针的长度方向固定连接有对应多个弧形滑带的多个探针，能在转轴带动指针转动的过程中在对应弧形滑道上留下划痕，进而便于记录下历史的受力范围，可以便于后期直观的获取支护系统的受力数据；通过在弧形滑带的上表面覆盖软质遮光纸条，能便于对压力表的初始状态进行检查，可以在利用灯光照射表盘表面时快速的确定出压力表的初始状态；同时，还能配合其下方的弧形滑带的颜色来核定指针的动作情况，从而可以更准确的判定锚杆或锚索的历史受力范围；另外，通过这种设置方式还能便于在更换对应弧形滑带上部软质遮光纸条后，将对应弧形滑带的颜色遮住，甚至也可以将弧形滑带上的划痕遮住，以实现压力表的重复使用；本发明结构简单、制造成本低，解决了传统机械压力表无法读取历史数据的难题。同时，该压力表监测结果直观明显，无需技术人员携带U盘或采集仪到现场进行数据采集，再返回地面电脑上进行历史数据的统计，节约了大量时间并提高了历史数据的获取效率，解决了电子式压力表历史数据读取困难的难题；另外，该压力表通过更换弧形滑带和软质遮光纸条便能够实现压力表的持续性使用，其耐用性好，经济效益显著，具有良好的推广应用前景。

本发明还提供了一种具备反演历史受力范围的压力表的使用方法，包括一种具备反演历史受力范围的压力表，包括以下步骤：

步骤一：对压力表进行检查，确定指针2并未发生滑动并指向0MPa的初始位置，同时，确保弧形滑带3的部分未显露划痕和颜色；

步骤二：将压力表安装到锚杆或锚索上，并在安装后通过矿灯依次照射表盘1表面，再次确保弧形滑带3的部分未显露划痕和颜色；

步骤三：在岩层未发生变形时，岩层中不会产生矿压，安装在锚杆或锚索上的压力表接收不到压力进而不会发生变化；在岩层发生变形时，岩层当中将发生矿压，该矿压通过作用锚杆或锚索将压力传递给转轴6，转轴6转动过程中同步带动指针2或探针4转动，探针4在摆动过程中将软质遮光纸条15划破并在弧形滑带3表面产生划痕；随着岩层变形的加剧，压力表接收到的压力逐渐变大，探针4会依次划破软质遮光纸条15，并依次产生红色荧光划痕9、橙色荧光划痕10、黄色荧光划痕11、绿色荧光划痕12、蓝色荧光划痕13和紫色荧光划痕14；定期或不定期的对压力表进行观测，根据不同颜色和划痕来获取历史和当前的压力监测数据，并根据历史的压力监测数据反演锚杆或锚索的历史受力范围。

本方法步骤简单，能对因岩层变形而产生的矿压数据进行记录，并能有利于高效直观的获取各个锚杆或锚索的受力的历史受力范围和压力数据，并有助于降低支护系统压力监测的投入成本。本发明可以反演锚杆或锚索的历史受力范围，能够对地下巷道的稳定性分析和岩层活动规律做出及时准确的判断，其经济效益显著，具有很强的应用价值和推广价值，可有效的保证锚杆可锚索支护系统安全可靠的运行。