[发明专利]一种煤体可回收钻孔全长应力监测装置及监测方法

说明书

本发明提供了一种煤体可回收钻孔全长应力监测装置及监测方法，涉及采矿工程技术领域。该装置包括多个监测单元，监测单元包括高压囊体、应力传感器、高压应力监测仪、单向逆止阀、卸压液压阀、数据采集仪和加压泵，单向逆止阀设置在监测单元之间连接高压囊体，高压囊体内填充有应力传递介质，高压囊体内设置高压应力监测仪，高压应力监测仪将监测参数传输至数据采集仪，卸压液压阀设置在高压囊体的连接端。该方法是在巷道内设置多组应力监测装置，监测巷道煤体应力变化，确定应力峰值曲线。该装置能够实现钻孔全长应力监测，并且安装方便，保证了钻孔和应力计的耦合，制作成本低。

技术领域

本发明具体涉及采矿工程技术领域，尤其是一种煤体可回收钻孔全长应力监测装置及监测方法。

背景技术

随着煤层开采深度逐年增加，煤矿冲击地压事故的防治已经成为矿井灾害防治的重点。根据现有的研究冲击地压载荷和煤体应力变化有着密切的联系，钻孔应力监测预警也是冲击地压灾害防治的有效手段之一，但是现有的钻孔应力监测预警设备在冲击危险发生前经常出现预警失效的问题。应力监测是煤岩体应力评估、冲击地压监测预警及防治措施效果检测评价的重要手段，如何快速、准确、有效地监测煤岩体应力，成为防治冲击地压危险，保证矿井安全生产的关键。

目前常见的采动应力监测方法是充液膨胀枕式应力计，该类型应力计受油囊结构限制，只能监测垂向应力，对现场安装要求较高，且在无法确定主应力方向时安装具有一定盲目性。钻孔应力计一般安装在Φ42mm的钻孔内，每个钻孔一台应力计，仅能测得应力计液压枕一点处的应力；油压枕式应力计需要专用安装钻杆进行安装，在孔深度超过10m时安装角度不易控制，导致监测精度降低甚至安装失效，另外油压枕式应力计还存在带压拉出情况，给现场应力监测带来错误信息；现有的应力计多采用刚性材料，所以与钻孔围岩刚度耦合性差，尤其是在易塌孔的钻孔中安装时不易达到安装要求，进而造成监测效果较差。

为增加钻孔应力监测的现场实用性和适用性，提高冲击地压监测预警准确性，需要保证煤炭开采工作面前方两巷道煤体采动应力场全空间应力曲线及全回采周期连续动态监测的可回收复用钻孔应力监测装置。

发明内容

为了实现钻孔全长应力监测，方便钻孔应力监测装置的安装方便，保证钻孔与应力计的耦合，提升钻孔应力监测的精度及其实用性，本发明提供了一种煤体可回收钻孔全长应力监测装置及监测方法，具体的技术方案如下。

一种煤体可回收钻孔全长应力监测装置，包括多个监测单元，所述监测单元包括高压囊体、应力传感器、高压应力监测仪、单向逆止阀、卸压液压阀、数据采集仪和加压泵，所述单向逆止阀设置在监测单元之间并连接高压囊体，高压囊体内填充有应力传递介质；所述高压囊体内设置有高压应力监测仪，高压应力监测仪将监测参数传输至数据采集仪；所述卸压液压阀设置在高压囊体的连接端；所述加压泵控制高压囊体内的压力，数据采集仪设置在钻孔外。

优选的是，多个监测单元的高压囊体伸入钻孔内，高压囊体内充入应力传递介质并与钻孔内壁耦合，高压囊体沿钻孔径向和轴向布置。

优选的是，应力传递介质为液体或气体，所述高压囊体的长度为1-2m，直径30-40mm，高压囊体的膨胀尺寸为原尺寸的1-1.5倍；所述高压应力监测仪的检测范围小于等于高压囊体的额定工作压力。

优选的是，单向逆止阀控制应力传递介质由钻孔的孔口向孔底单向流动，所述卸压液压阀的开启压力小于高压囊体的额定工作压力。

还优选的是，高压囊体与钻孔内壁贴合实现了立体空间接触监测，高压囊体沿顶板钻孔、底板钻孔、巷帮钻孔或倾斜钻孔布置。

还优选的是，高压应力监测仪与数据采集仪之间通过无线信息传输；所述煤体可回收钻孔全长应力监测装置在平行钻孔内安装，钻孔长度相等。