[发明专利]基于光纤光栅压力传感器的超前支承压力监测方法

说明书

本发明提出一种基于光纤光栅压力传感器的超前支承压力监测方法，制备注浆管和连接套筒，装配光纤光栅压力传感器；钻孔并清洗钻孔；注浆管、连接套筒和光纤光栅压力传感器放入钻孔施工，通过光纤连接相邻的光纤光栅压力传感器，将光纤的两末端延伸至钻孔外以与后续的解调仪连接；对注浆管密封处理并敲打最后一根注浆管的末端使树脂药卷破裂，在最后一根注浆管的末端依次装配连接止浆塞、托盘和螺母；注浆作业；解调仪记录光纤光栅压力传感器的数据。本发明的有益效果为：现场施工操作简单，工程量小，测试精度高，抗外界干扰；可以实现对超前支承压力精确、长期、有效、在线、安全监测，对矿山压力的研究意义重大。

技术领域

本发明涉及煤矿灾害预警与防治技术领域，特别是涉及一种基于光纤光栅压力传感器的超前支承压力监测方法。

背景技术

支承压力在地下工程中普遍存在，只要在岩层(或煤层)中进行了采掘活动,就会在巷道周围的煤岩体上,或者在采场围岩的煤体上出现应力重新分布,从而形成支承压力。超前支承压力是煤矿长壁工作面开采导致原岩应力重新分布的结果，且随着工作面推进有规律的向前移动，因此也称为移动支承压力。超前支承压力是矿山压力的重要组成部分，掌握超前支承压力分布规律，包括分布范围、高峰位置、低应力区范围等重要特征参数，是研究矿山压力产生机理并最终实现矿山压力控制的重要依据。深入研究工作面超前支承压力分布规律，对煤矿采场的合理支护、巷道开挖与支护方式的选择以及与超前支承压力相关的动力灾害事故的防治，均具有非常重要的理论意义和工程应用价值。现有技术中，常用的支承压力监测方法有钻孔应力计法、钻孔钢弦测力计法及超前巷道位移法等，其中应用最广的是钻孔应力计法。一般的钻孔应力计的安装步骤是首先在顺槽外侧打多个钻孔，然后通过安装杆将钻孔应力计送到设计位置(如2m、4m、6m、……)，每个钻孔安装一个钻孔应力计。这种方法的缺点一是打钻孔工作量极大，要打多个钻孔，一般要超过5个钻孔；二是钻孔的承压面很难接触孔壁，这就造成支承压力有变化时钻孔应力计不能及时测出，只有当钻孔破裂接触到钻孔压力计时，钻孔压力计才有压力值显现，而这种压力值一般不是真实的支承压力值的显现。总的来说，这些方法均存在安装过程繁琐、工程量大、测试精度低、抗外界干扰差等不足，并且难以实现对超前支承压力的长期、有效、在线、安全监测，对矿山压力的研究意义有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅压力传感器的超前支承压力监测方法以实现简化现场施工，精确、长期、有效、在线、安全监测超前支承压力。

本发明提供一种基于光纤光栅压力传感器的超前支承压力监测方法，包括以下步骤：

步骤一，制备若干根注浆管和连接套筒，注浆管上开设有射浆孔，将光纤光栅压力传感器固定连接于连接套筒外表面的中间位置，光纤光栅压力传感器设置有第一光纤连接口和第二光纤连接口；

步骤二，顺槽内于工作面前方一定距离位置处向煤体内钻探钻孔并清洗钻孔；

步骤三，在钻孔中放入树脂药卷；

步骤四，按照次序将注浆管放入钻孔，在第一根注浆管上装配连接居正器，相邻之间的注浆管经连接套筒装配连接，保持光纤光栅压力传感器位于连接套筒的正上方，光纤依次串接各相邻光纤光栅压力传感器的第一光纤连接口和第二光纤连接口，光纤的两末端延伸至钻孔外；

步骤五，最后一根注浆管上装配连接居正器，最后一根注浆管的外表面距注浆管的末端一定距离处环绕包裹防漏软体，敲打最后一根注浆管的末端使树脂药卷破裂，在最后一根注浆管的末端依次装配连接止浆塞、托盘和螺母；

步骤六，注浆器连接最后一根注浆管的末端，一次性向注浆管内注射充填浆料；

步骤七，待充填浆料凝结为充填固结体，将光纤的两末端分别与设置于顺槽中的解调仪连接，解调仪记录各连接套筒上的光纤光栅压力传感器的数据。

进一步的，步骤一中，注浆管的两端设置有外螺纹，连接套筒的两端设置有内螺纹，注浆管与连接套筒螺纹连接。