[发明专利]一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法

摘要

本发明公开了一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统和方法，包括埋入式应变计和压力盒；在沿空留巷充填体内预埋一排埋入式应变计和一排压力盒，埋入式应变计和压力盒平行设置且分别通过支架钢丝固定；埋入式应变计和压力盒的端部连接电缆，数据通过电缆线传输到便携式应变信号采集系统。本发明采用介入式测量手段，反映出沿空留巷充填体内部应力应变、塑性区发展情况及残余应力的大小；采用振弦式应变计和压力盒，安装方便、绝缘防爆性能好、抗干扰能力强、远距离传输不失真，适宜在井下恶劣环境中长期监测。

主权项

1.一种监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的系统，其特征在于：包括埋入式应变计和压力盒、便携式应变信号采集系统；在沿空留巷充填体内预埋一排埋入式应变计和一排压力盒，埋入式应变计和压力盒平行设置；埋入式应变计和压力盒分别通过支架钢丝固定；埋入式应变计和压力盒的端部连接电缆，数据通过电缆线传输到便携式应变信号采集系统；所述埋入式应变计内置温度传感器，对外界温度影响产生的变化进行温度修正；每个传感器内部有计算芯片，自动对测量数据进行换算而直接输出物理量，减少人工换算的失误和误差；所述压力盒采用振弦理论设计制造，采用全数字检测，利用脉冲激振方式激振；所述便携式应变信号采集系统为防爆型智能读数仪；数据通过电缆线端插头连接防爆型智能读数仪“INP”插口；防爆型智能读数仪设有“RS232”计算机连接端口，可与计算机连接导出数据并保存，将保存的数据导入Excel表格，绘出应变‑压力曲线图，即可分析，判断沿空留巷充填体的稳定性；所述压力盒根据不同要求选用相应的型号，配备的便携式应变信号采集系统能直接显示压力值和振弦频率，并能直接测出测点温度，并进行温度补偿；采用上述系统监测沿空留巷充填体回采期间稳定性的方法，包括以下步骤：（1）安装：在沿空留巷充填体浇筑前预埋一排埋入式应变计和一排压力盒，其具体方法：间隔40‑60m选定监测点，在充填模板搭设完毕后，在充填空间中部分别搭设上‑下和左‑右两组支架钢丝，支架钢丝固定在充填模板骨架上，需用力扯紧拉直，并将两端绑扎牢固；用尼龙绳将埋入式应变计由中心向外间隔20‑50cm均匀固定在上‑下各两根支架钢丝上，要求应变计轴线处于竖直方向；用尼龙绳将压力盒由中心向外间隔20‑50cm均匀固定在左‑右两根支架钢丝上，要求压力盒表面处于水平方向；压力盒轴线和应变计轴线平行分布于沿空留巷充填体的中部，相互间隔20‑30cm；压力盒固定后在表面涂抹凡士林；（2）电缆线沿支架钢丝引出，是将电缆线绑扎在支架钢丝上，在充填模板上打孔引出，电缆线绑扎不宜过紧；（3）待充填体浇注24小时后，将支架钢丝从充填模板上拆下，充填模板可在充填材料凝固3天后拆除；（4）将电缆线端插头插入防爆型智能读数仪“INP”插口，通过读数仪面板上的按钮和数据显示屏，直接操作智能读数仪并读取数据，首次测量需对原始数据调零后开始采集信号，并实时进行数据保存；在沿空留巷充填体结构形成后进行定期采集数据，派专人对应变数据定期进行测量和记录，要求为每天3次直到两次回采结束；（5）通过便携式防爆型读数仪上的“RS232”插口连入计算机，将数据进行导出并保存，将保存的数据导入Excel软件，并绘制应变‑压力曲线，将应变‑压力曲线与前期试验获得的应力‑应变‑压力曲线对比，分析每个压力盒对应位置的充填体所处的阶段：当所有压力盒数据处于弹塑性阶段时，沿空留巷充填体稳定性良好；当部分压力盒数据进入破坏后阶段时，沿空留巷充填体局部破坏但整体保持稳定；当所有压力盒数据均处于破坏后阶段时，沿空留巷充填体整体失稳。