[發明專利]一種新型采場上覆巖層運移與應力監測裝置

在審

• 申請號: 202310020962.2
• 申請日: 2023-01-06
• 公開（公告）號: CN115977743A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 趙毅鑫;趙良辰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于采場上覆巖層運移監測技術領域，具體涉及一種新型采場上覆巖層運移與應力監測裝置，包括數個采場上覆巖層運移與應力監測單元與串聯各單元的柔性連接裝置，所述的采場上覆巖層運移與應力監測單元包括監測保護殼內部的空間姿態傳感器及設置于監測單元保護殼側面的光纖光柵應力傳感器。本發明提供一種可重復利用且能同時監測覆巖運移情況與應力的裝置，從而降低覆巖運移與應力監測成本，提高監測效率。

技術領域

本發明屬于采場上覆巖層運移監測技術領域，具體涉及一種新型采場上覆巖層運移與應力監測裝置。

背景技術

在采礦活動過程中，礦層采動引起應力重分布進而導致上覆巖層發生移動，是沖擊地壓、突水透沙、巷道垮塌、地表沉陷等災害發生的根本原因。實時監測采動影響下上覆巖層運移的情況，總結采動影響下上覆巖層活動規律，對實現礦物資源的科學開采、綠色開采具有重要意義。

在工作面推進過程中，采場上覆巖土體中應力分布情況復雜，對應力進行監測有助于預警地下動力災害，減少沖擊地壓等災害造成的經濟損失與人員傷亡。目前常用的應力監測傳感器包括鋼筋應力計、光纖應力計等。其中，光纖應力傳感器具有一般光纖型傳感器的體積小、質量輕、精度高、免電磁干擾和抗腐蝕性等優點，在應力監測領域得到越來越廣泛的應用。

目前地下應力測量一般使用錨固劑等材料將應力傳感器固定在巖層中，傳感器無法重復使用，增高了成本。同時混凝土錨固會使得鉆孔難以同時布置覆巖運移監測裝置。因此目前的覆巖運移監測與應力監測一般采用分別鉆孔布置方式，成本高、效率低，且難以監測同一位置的覆巖運移情況與應力數據。

發明內容

針對上述的不足，本發明提供了一種新型采場上覆巖層運移與應力監測裝置。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種新型采場上覆巖層運移與應力監測裝置，其特征在于包括數個采場上覆巖層運移與應力監測單元與串聯各單元的柔性連接裝置，所述采場上覆巖層運移與應力監測單元包括單元內部的空間姿態傳感器及設置于監測單元側面的光纖光柵應力傳感器，其特征在于：所述光纖光柵應力傳感器裝設于監測單元側面的可伸縮固定裝置上。

所述的采場上覆巖層運移與應力監測單元，其特征在于包括圓柱形外殼、包裹在外殼中的空間姿態傳感器、圓柱形外殼側面裝設的可伸縮固定裝置。

所述的監測單元固定裝置由六個固定靴與固定靴驅動裝置組成，所述固定靴兩兩一組安裝在監測單元圓柱形外殼外側，可由固定靴驅動裝置控制，沿圓柱形外殼法向伸出或收回，上下兩組固定靴安裝方向一致，中部固定靴安裝方向垂直與上下兩組固定靴安裝方向。

所述的固定靴，其特征在于在收納狀態時能完全收納在監測單元圓柱形外殼中。

所述的固定靴，其特征在于表面刻有凹槽，凹槽中安裝有用于監測應力的光纖光柵。

所述的監測應力的光纖光柵，其特征在于自上而下第一、第二組固定靴表面安裝的光纖光柵沿豎直方向，第三組固定靴表面安裝的光纖光柵沿水平方向。

所述的固定靴驅動裝置由伺服電機、與伺服電機連接的蝸桿、與蝸桿配合的齒輪，齒輪上安裝的連桿組成。連桿與固定靴相連接。

所述的柔性連接裝置，其特征在于由柔性連接線和柔性連接線外部包裹的柔性保護網，所述柔性連接線由承力鋼絲、供電線、數據傳輸線、光纖絞合而成。

所述的柔性連接線，其特征在于中部有螺旋結構，能夠在受力時產生彈性形變。

所述的柔性保護網，其特征在于由復合材料編織成，受力時能夠發生彈性形變。

所述的柔性保護網，其特征在于柔性保護網最大變形量小于被其包裹的柔性連接線的最大變形量。