[发明专利]一种煤层采动应力一体监测装置

说明书

本发明公开了一种煤层采动应力一体监测装置，包括系统主机、备用机、UPS后备电源、矿用系统接口和井下设备，井下设备包括矿用压力监测分站、钻孔应力计、一孔多点钻孔应力计、矿用通讯电缆、瓦斯参数传感器以及煤层底板采动裂隙发育监测装置，系统主机通过矿用通讯电缆与各个矿用压力监测分站相连接，煤层底板采动裂隙发育监测装置包括种类检测模块、水平检测模块、状态数据收集模块、破坏检测模块、单轴压缩试验模块、受力数据采集模块以及RFPA动态仿真摸块。本发明能实时监测瓦斯压力、流量、地应力数据的动态变化，同时可监测煤层底板形状与材质，并可收集采动裂隙的大小、方向，可进行煤层底板整块和单块力度检测，受力分析更加全面。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种煤层采动应力一体监测装置。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，煤炭工业是支撑我国国民经济发展的重要基础工业，随着国民经济的高速发展，矿井生产强度增大，开采深度的加深，由此产生的事故隐患严重制约着矿井的安全生产，威胁人民的生命财产安全。煤层内瓦斯的赋存状态是煤层中影响生产安全的重要因素，随着煤层开采深度的不断增加，煤层瓦斯含量逐渐增大，同时由于受煤层开采的影响，原有地应力和采动应力集中，煤层透气性发生急剧变化，导致瓦斯的急剧涌出甚至出现瓦斯突出等瓦斯等灾害；实践表明，瓦斯参数的各种异常变化通常是瓦斯灾害的前兆，而瓦斯压力、瓦斯流量以及地应力是引起瓦斯参数变化的重要因素，因此对煤层受采动影响下的瓦斯压力、流量以及煤层地应力规律进行有效测试具有重要意义。

传统应力检测系统采用传统模拟控制系统，应用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接。如位于现场的测量变送器与位于控制室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、开关、马达之间均为一对一的物理连接。此连接方法比较单一，有一定的封闭性，不能实现多点通信，反应能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤层采动应力一体监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种煤层采动应力一体监测装置，包括系统主机、备用机、UPS后备电源、矿用系统接口和井下设备；

所述井下设备包括矿用压力监测分站、钻孔应力计、一孔多点钻孔应力计、矿用通讯电缆、瓦斯参数传感器以及煤层底板采动裂隙发育监测装置，所述系统主机通过矿用通讯电缆与各个矿用压力监测分站相连接，所述一孔钻孔应力计、一孔多点钻孔应力计、瓦斯参数传感器和煤层底板采动裂隙发育监测装置均通过所述矿用通讯电缆与所述矿用压力监测分站相连接，所述瓦斯参数传感器固定安装在瓦斯管上，所述瓦斯参数传感器包括瓦斯压力传感器与瓦斯流量传感器，所述的一孔钻孔应力计和一孔多点钻孔应力计外壁还设置有包裹体，所述包裹体为具有弹性和抗蠕变性能的金属材料制成的；

所述的煤层底板采动裂隙发育监测装置包括种类检测模块、水平检测模块、状态数据收集模块、破坏检测模块、单轴压缩试验模块、受力数据采集模块以及RFPA动态仿真摸块；其中所述种类检测模块与破坏检测模块连接，用于检测煤层底板岩层种类；所述水平检测模块与破坏检测模块连接，用于检测煤层底板岩层的外形；所述状态数据收集模块与种类检测模块、水平检测模块、RFPA动态仿真摸块连接，用于将煤层底板岩层的种类、外形信号进行收集，并将状态数据传送到RFPA动态仿真摸块；所述破坏检测模块与状态数据收集模块、受力数据收集模块连接，收集状态数据后，进行整块煤层底板岩层进行破坏，并将破坏受力数据传送到受力数据收集模块；所述单轴压缩试验模块，与状态数据收集模块、受力数据收集模块连接，收集状态数据后，进行单块块煤层底板岩层进行单轴压缩，并将单轴受力数据传送到受力数据收集模块；所述受力数据采集模块与破坏检测模块、单轴压缩试验模块、RFPA动态仿真摸块进行连接，将破坏检测模块、单轴压缩试验模块的受力数据进行收集，传送到RFPA动态仿真摸块；所述RFPA动态仿真摸块与状态数据收集模块、受力数据收集模块连接，接收到状态数据和受力数据后，进行动态仿真建模。