[发明专利]一种井下巷道混凝土喷层内应力的测量系统及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下巷道混凝土喷层内应力的测量系统，其特征在于，包括埋设在巷道混凝土喷层内的应力计，以及与所述应力计可拆卸式连接的频率检测仪。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述应力计包括承压圆板、传感头，以及用于连接所述承压圆板和所述传感头的导管，所述应力计还包括与所述传感头连接的信号电缆。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述承压圆板的厚度H与半径R之比≤0.2。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的测量系统，其特征在于，所述应力计的等效弹性模量Eg与巷道混凝土喷层的弹性模量Ec之比≥0.8。

5.一种煤矿井下巷道混凝土喷层内应力的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)固定压力计：在喷射混凝土之前，先将应力计的承压圆板固定在待测点处的巷道金属网上；

(2)喷射混凝土埋没压力计：将事先搅拌好的混凝土浆液向巷道围岩表面喷射，并使得应力计的承压圆板完全埋入混凝土喷层内；

(3)测读喷层应力数据：通过频率检测仪测量井下巷道内的初始频率f₀，然后将其与应力计的信号电缆连接，通过频率检测仪采集应力计的实时频率f，由下式计算得出应力计埋设点的喷层应力：

式中：P为混凝土喷层内应力，MPa；f和f₀分别为频率检测仪所测得的实时频率和初始频率，Hz；A和B分别为应力计的出厂标定系数，MPa/Hz²或MPa/Hz。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述应力计包括喷层轴向应力计，所述喷层轴向应力计的承压圆板的工作面垂直巷道轴向安设。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述应力计还包括喷层径向应力计，所述喷层径向应力计的承压圆板的工作面垂直巷道径向安设。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述应力计还包括喷层切向应力计，所述喷层切向应力计的承压圆板的工作面沿巷道径向安设。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述喷层切向应力计的导管包括与承压圆板垂直连接的第一导管部和第二导管部，所述第一导管部和所述第二导管部呈90度夹角。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的测量方法，其特征在于，所述应力计的传感头外部包裹有防水帆布。