[发明专利]一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置及监测方法，属于岩体力学渗压监测技术领域。装置包括渗压监测管，其有若干个，均水平置于煤柱坝体内，并在水浸影响区内均匀布置；渗压监测管由监测段和线缆段构成；监测段中沿渗压监测管长度方向设有若干渗压监测位，监测段的长度大于所在位置处水浸影响区的长度；渗压监测位处沿渗压监测管周向均布设有若干渗压监测计。本发明通过渗压监测管结构的设置，对管体中的各渗压监测计及线缆提供保护，可适应矿井潮湿、腐蚀等环境，提高本装置的有效使用寿命，且方便工作人员根据“点‑线‑面”监测数据更加直观方便的构建煤柱坝体自身损伤区处的渗压状况，使本装置的监测数据便于分析且准确有效。

技术领域

本发明属于岩体力学渗压监测技术领域，更具体地说，涉及一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置及监测方法。

背景技术

煤矿地下水库工程是煤炭资源开采矿井水资源保护与利用的有效途径，煤柱坝体在长期水浸和动静载叠加环境下的动态监测和有效控制成为煤矿地下水库长期安全运行的关键，其中，动态水压渗流特征对于存在天然缺陷（孔隙、裂隙等）且在水库坝体中占大比例的煤柱坝体影响极大，因此，储水煤柱坝体的持续渗压监测是整个地下水库工程的重要一环。

地下水库煤柱坝体结构由塑性区Ⅰ、弹性核区和塑性区Ⅱ构成，在煤柱坝体一侧设计储存地下水后，其长期处于动态水压作用条件下产生了形状类似“靴型”的水浸影响区，针对该处区域，需要渗压监测装置进行监测。

目前，国内多数光纤光栅渗压监测系统运用范围仅限于地面建筑类行业，很少用于煤炭资源井工开采期间煤柱稳定性的监控和预警，且建筑行业的渗压监测系统多数均为通过浇筑或预先埋设于指定区域，极少涉及对已有工程结构进行后期在线监测的案例；另外，针对目前的渗压监测装置来说主要存在以下问题：（1）人为施工因素导致监测数据丢失、线路失联、反应迟钝等问题；（2）监测点位可采数据离散性较强；（3）同一监测水平线上的监测点位通过各自的光纤线路间隔分布，监测点位间缺少联络，等。

综上，传统光纤光栅监测装置与监测数据采集方式较为局限，监测装置布置不能满足复杂应力与水浸耦合环境下煤柱坝体精准化、智能化在线监测和数据处理。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，包括

渗压监测管，其有若干个，均水平置于煤柱坝体内，并在水浸影响区内均匀布置；

所述渗压监测管由监测段和线缆段构成；

所述监测段中沿渗压监测管长度方向设有若干渗压监测位，监测段的长度大于其所在位置处水浸影响区的长度；

所述渗压监测位处沿渗压监测管周向均布设有若干渗压监测计；

所述线缆段中布置线缆。

根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，所述渗压监测计为光纤光栅渗压计，其包括：

外壳体，其为两端开口的中空壳体；

透水石基座，其内设于外壳体一端，透水石基座内嵌设有透水石；

光纤光栅腔体，其内设于外壳体另一端，光纤光栅腔体内设置有感压光纤光栅；

感压膜片，其为弹性片，置于透水石基座与光纤光栅腔体间，感压膜片中心与感压光纤光栅的一端部固定；还包括，

初始应力调节器，其为可调螺栓，贯穿外壳体并与外壳体螺接，初始应力调节器一端部与感压膜片边缘固定。

根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，所述渗压监测管内还包括：

主光纤，其沿渗压监测管长度方向布置，由铠装固定结构固定于渗压监测管中部；