[实用新型]一种煤矿冲击地压应力安全监测系统

说明书

本实用新型公开了一种煤矿冲击地压应力安全监测系统，包括水平应力传感器，水平应力传感器通过双向连接阀块连接垂直应力传感器，水平应力传感器和垂直应力传感器分别通过钢管Ⅰ和钢管Ⅱ连接三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ，三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ的另一端连接钻孔应力采集器的水平和垂直应力通道接口，三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ的进油锁紧锥阀Ⅰ和进油锁紧锥阀Ⅱ分别通过手动油泵出油胶管连接在手动油泵的出油孔上；钻孔应力采集器通过钻孔应力采集器上的天线无线连接压力检测子站，压力检测子站经数据采集分站实时传输至地面监控室。该监测系统反映煤层应力变化敏感度高，冲击显现前及显现过程中应力变化明显，可以为冲击地压危险预测提供准确监测数据，可及时报警。

技术领域

本实用新型涉及一种冲击地压应力监测系统，特别涉及一种煤矿冲击地压应力安全监测系统。

背景技术

冲击地压是矿山井巷和采场周围煤岩体，在采掘扰动作用下，由于弹性变形能的突然释放而产生剧烈破坏的动力灾害，本质上是大量弹性能突然释放导致的。因此作为保障安全开采的重要手段，对冲击地压的监测预警意义重大。

目前煤矿常用的冲击地压监测预警系统主要包括应力在线监测系统和微震监测系统两大类。这些系统对冲击地压的监测预警发挥了重要作用，但是也存在很多问题。

采动应力是由地下采掘工程引起的原岩应力重新分布的结果。目前对煤岩体采动应力的监测主要采用Φ38mm的液压枕式钻孔应力传感器，应力在线监测系统在实际应用中存在以下问题：

（1）钻孔应力传感器膨胀性能差，能够承受的初始应力（或初承力）较低，一般为3.0～6.0MPa，与煤岩体实际承受应力相差较大；

（2）钻孔应力传感器只能用于Φ42～45mm的小直径钻孔，与煤岩体不能良好耦合，无法准确反映应力变化；

（3）钻孔应力传感器只能接受一个方向的应力，而实际上煤岩体内部应力呈现为垂直和水平两个方向，我国已故著名地质学家李四光就指出：“在构造应力影响的地壳上层的一定厚度内，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量”，国外哈斯特（N.Hast）在斯堪的纳维亚半岛对地应力的测量也表明，最大水平主应力一般为垂直应力的1～2倍,即F1max=1～2F2max。

因而现有的钻孔应力计反映煤层应力变化敏感度低，冲击显现前及显现过程中应力变化不明显，无法为冲击地压危险预测提供准确监测数据。

如何准确测得煤岩体的应力大小，主要取决于煤岩体的变形能力，传感器与煤岩体是否良好耦合。如果在钻孔后、安装好传感器前，煤岩体已经快速变形并达到平衡，或者钻孔周围煤岩体变形能力很小，则传感器与煤岩体不能良好耦合，就无法比较准确地反映真实地应力的大小。因此开发膨胀变形能力大，初承力大或承受膨胀能力大，能够监测比初承力小的压力传感器是非常必要的。

发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种煤矿冲击地压应力安全监测系统及使用方法。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种煤矿冲击地压应力安全监测系统，包括水平应力传感器，所述水平应力传感器通过双向连接阀块连接垂直应力传感器，所述水平应力传感器和垂直应力传感器分别通过钢管Ⅰ和钢管Ⅱ连接三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ，三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ的另一端分别连接钻孔应力采集器的水平和垂直应力通道接口，所述三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ的进油锁紧锥阀Ⅰ和进油锁紧锥阀Ⅱ分别通过手动油泵出油胶管连接在手动油泵的出油孔上；所述钻孔应力采集器通过钻孔应力采集器上的天线无线连接压力检测子站，压力检测子站经数据采集分站实时传输至地面监控室。

进一步地，所述水平应力传感器包括油囊Ⅰ，油囊Ⅰ的两侧分别设置左包裹体Ⅰ和右包裹体Ⅱ。

进一步地，所述垂直应力传感器包括油囊Ⅱ，油囊Ⅱ的两侧分别设置上包裹体Ⅰ和下包裹体Ⅰ。