深部高应力巷道联合支护及变形监测系统

本技术涉及围岩变形控制，具体涉及一种深部高应力复杂条件下巷道联合支护及变形监测系统。

背景技术：

1、由于深部采场围岩处于较高的地应力和复杂的地质环境，导致其变形特征与浅部大相径庭，深部采场围岩变形控制是保障深部工作面安全回采的重要措施之一。

2、国内外专家对深部高应力巷道变形已经开展了一些研究，虽然一定程度上为深部高应力巷道变形控制提供了理论指导和技术支撑，但仍存在一些不足：对矿压进行监测时需人携带智能手持采集仪，监测效率不高；仅对巷道顶板应力与变形进行了监测，所用传感器较为传统，传感器布置不合理，受深部矿井环境影响较大，且未对巷道两帮与底板变形进行监测，监测数据不全面。

技术实现思路

1、本实用新型旨在提供一种深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，在保证支护强度的基础上，合理布设传感器，并能实现对两帮与底板变形进行监测，监测数据更全面。

2、为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，在采场工作面前方的采动应力变化敏感段上，从工作面顺槽超前支护段外开始每隔15—25米布置有一个应力监测断面，在每个应力监测断面上设置有联合支护组件和变形监测组件，所述联合支护组件包括设置在巷道围岩顶板上的高强度锚杆和预应力锚索、设置在采帮和不采帮的高强度锚杆，所述顶板、采帮、不采帮上的高强度锚杆，顶板上的预应力锚索各自均匀布置，且采帮的高强度锚杆的上下间距大于不采帮的高强度锚杆的上下间距；

3、所述变形监测组件包括：埋设在每个应力监测断面的巷道两帮中部以及顶板中部的高强度锚杆上的、巷道顶板上的靠中部的其中一根预应力锚索上的光纤光栅应力传感器；安装在每个应力监测断面的靠近巷道顶板、底板和两帮中部的光纤光栅位移传感器；安装在每个应力监测断面的两帮中部偏下以及顶底板与煤壁交界处的煤体钻孔中，串联的光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器，且顶板与底板钻孔中串联的光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器呈对角式分布，不采帮取一种钻孔深度，采帮沿纵向间隔取三种不同的钻孔深度。

4、作为上述方案的优选，数组串联的光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器，再分别与光纤光栅位移传感器并联，通过光缆与光纤光栅信号管理主机连接，光纤光栅信号管理主机通过电缆与光纤光栅传感网络分析仪连接，光纤光栅传感网络分析仪通过局域网与搭载三维采场动压及变形监测系统的计算机连接。

5、进一步优选为，巷道顶板、两帮上的高强度锚杆为奇数根，巷道顶板上的预应力锚索为两个。

6、进一步优选为，在不采帮的一侧由上到下安装有供水、压风、防灭火、排水管路，在不采帮的底部设置有水沟。

7、进一步优选为，所述高强度锚杆的规格为φ20×2400mm，巷道围岩顶板上高强度锚杆的间排距为1200×1000mm，采帮侧高强度锚杆的间排距为800×1000mm，不采帮侧高强度锚杆的间排距为1600×1000mm；所述预应力锚索的规格为φ22×6000mm，间排距为1300×2900mm。

8、本实用新型的有益效果：在保证支护强度的基础上，合理布设各种传感器，并能实现对两帮与底板变形进行监测，监测数据更全面。

技术特征：

1.一种深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，其特征在于：在采场工作面前方的采动应力变化敏感段上，从工作面顺槽超前支护段外开始每隔15—25米布置有一个应力监测断面，在每个应力监测断面上设置有联合支护组件和变形监测组件，所述联合支护组件包括设置在巷道围岩顶板上的高强度锚杆和预应力锚索、设置在采帮和不采帮的高强度锚杆，所述顶板、采帮、不采帮上的高强度锚杆，顶板上的预应力锚索各自均匀布置，且采帮的高强度锚杆的上下间距大于不采帮的高强度锚杆的上下间距；

2.根据权利要求1所述的深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，其特征在于：数组串联的光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器，再分别与光纤光栅位移传感器并联，通过光缆与光纤光栅信号管理主机连接，光纤光栅信号管理主机通过电缆与光纤光栅传感网络分析仪连接，光纤光栅传感网络分析仪通过局域网与搭载三维采场动压及变形监测系统的计算机连接。

3.根据权利要求1所述的深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，其特征在于：巷道顶板、两帮上的高强度锚杆为奇数根，巷道顶板上的预应力锚索为两个。

4.根据权利要求1所述的深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，其特征在于：在不采帮的一侧由上到下安装有供水、压风、防灭火、排水管路，在不采帮的底部设置有水沟。

5.根据权利要求1所述的深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，其特征在于：所述高强度锚杆的规格为φ20×2400mm，巷道围岩顶板上高强度锚杆的间排距为1200×1000mm，采帮侧高强度锚杆的间排距为800×1000mm ，不采帮侧高强度锚杆的间排距为1600×1000mm；所述预应力锚索的规格为φ22×6000mm，间排距为1300×2900mm。

技术总结
本技术公开了一种深部高应力巷道联合支护及变形监测系统，在每个应力监测断面上设置有联合支护组件和变形监测组件，联合支护组件包括高强度锚杆和预应力锚索；变形监测组件包括：光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器。在保证支护强度的基础上，合理布设各种传感器，并能实现对两帮与底板变形进行监测，监测数据更全面。

技术研发人员：郭现伟,白冰,侯典东,蒋长宝,余塘,黄椿尧,吴家耀,李琳
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：20221114
技术公布日：2024/1/12