[发明专利]一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法

说明书

本发明公开了一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法，包括埋入式应变计和压力盒；在沿空留巷充填体内预埋一排埋入式应变计和一排压力盒，埋入式应变计和压力盒平行设置且分别通过支架钢丝固定；埋入式应变计和压力盒的端部连接电缆，数据通过电缆线传输到便携式应变信号采集系统。本发明采用介入式测量手段，反映出沿空留巷充填体内部应力应变、塑性区发展情况及残余应力的大小；采用振弦式应变计和压力盒，安装方便、绝缘防爆性能好、抗干扰能力强、远距离传输不失真，适宜在井下恶劣环境中长期监测。

技术领域

本发明涉及一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法，属于采矿领域。

背景技术

沿空留巷，即通过构筑一条人工充填带将上区段运输平巷保留下来，作为上区段回风尾巷和下区段回风平巷予以复用。沿空留巷具有资源回收率高、采掘衔接合理、巷道掘进率低等优点，并且有利于巷道布置改革，多年来一直是国内外地下资源开采的重要技术发展方向。由于要经受上下2区段工作面2次强烈的采动影响，因而沿空留巷围岩活动剧烈，维护难度较大，充填体的承载能力和稳定性是保持巷道围岩稳定的关键。沿空留巷巷旁充填带的主要作用：一是控制直接顶的离层和及时切断采空侧的直接顶和下位基本顶，以减少巷内支护所受的载荷和巷道围岩的变形；二是及时封闭采空区，防止漏风和浮煤自然发火。

沿空留巷充填体在2次回采期间的稳定性监测包括充填体变形量、塑性区范围和核心区强度。由于地下采矿环境的复杂性，监测时干扰因素多，目前仍没有有效的方法用来监测沿空留巷充填体2次回采期间的稳定性。

发明内容

本发明旨在提供一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法，适用于充填开采领域。

本发明提供的一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法，在沿空留巷充填体内预埋一排埋入式应变计和一排压力盒，数据通过长电缆传输到便携式应变信号采集系统，对沿空留巷充填体稳定性进行长期监测。埋入式应变计用于实时监测沿空留巷充填体的内部变形，压力盒用于实时监测沿空留巷充填体内部塑性区（破坏区）的范围及沿空留巷充填体残余强度，两者结合对沿空留巷充填体的稳定性进行监测；便携式应变信号采集系统对监测数据进行定期采集与记录，而后通过计算机对记录的数据进行保存与分析。

所述沿空留巷充填体为长方体结构，长度为工作面长度，宽度根据上覆岩层压力和充填材料承载力确定，高度为工作面采高；使用的材料为混凝土材料、膏体充填材料、矸石胶结充填材料、（超）高水充填材料的一种或多种；

本发明提供了一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统，包括埋入式应变计、压力盒和便携式应变信号采集系统；在沿空留巷充填体内预埋一排埋入式应变计和一排压力盒，埋入式应变计和压力盒平行设置；埋入式应变计和压力盒分别通过支架钢丝固定；埋入式应变计和压力盒的端部连接电缆，通过电缆连接便携式应变信号采集系统；

所述埋入式应变计内置温度传感器，对外界温度影响产生的变化进行温度修正；每个传感器内部有计算芯片，自动对测量数据进行换算而直接输出物理量，减少人工换算的失误和误差；

所述压力盒采用振弦理论设计制造，采用全数字检测，利用脉冲激振方式激振；

所述便携式应变信号采集系统为防爆型智能读数仪；能直接显示压力值和振弦频率，数据通过电缆线端插头连接防爆型智能读数仪“INP”插口；防爆型智能读数仪设有“RS232”计算机连接端口，与计算机连接导出数据并保存，将保存的数据导入Excel表格，绘出应变-压力曲线图，即可进行分析，判断沿空留巷充填体的稳定性。

上述的系统中，所述压力盒根据不同要求选用相应的型号，配备便携式应变信号采集系统即可直接显示压力值，又可显示振弦频率，测量直观、简便、快捷；可直接测出测点温度，并能进行温度补偿（温度型）。