[发明专利]一种应力监测系统、巷道及其施工方法

权利要求书

1.一种应力监测系统，其特征在于，包括具有螺旋槽的应力监测锚杆、处于所述螺旋槽中的多个应力传感器和处于所述应力监测锚杆的外部的分析仪；

所述应力监测锚杆用于打入巷道侧板中，所述螺旋槽处于所述应力监测锚杆中，所述螺旋槽从所述应力监测锚杆的头端向尾端延伸；每个所述应力传感器都通过光纤与所述分析仪连接；

多个所述应力传感器处于所述螺旋槽中并呈螺旋状布置，所述螺旋槽由多圈依次连接的螺旋槽段连接而成；

每圈所述螺旋槽段中具有至少一个所述应力传感器；

在所述应力监测锚杆受力后，会通过所述螺旋槽段的槽壁传递至所述应力传感器，所述应力传感器的受力方向与所述螺旋槽段的槽壁相切。

2.根据权利要求1所述的应力监测系统，其特征在于，每圈所述螺旋槽段中具有两个间隔布置的所述应力传感器，每圈所述螺旋槽段中的两个所述应力传感器之间的中心角为180°；

在沿着从所述应力监测锚杆的头端至尾端的方向上，任意相邻的两圈所述螺旋槽段中的所述应力传感器以交错90°的方式布置。

3.根据权利要求1所述的应力监测系统，其特征在于，在沿着从所述应力监测锚杆的头端至尾端的方向上，所述应力传感器的波长逐渐变大或逐渐变小。

4.根据权利要求1所述的应力监测系统，其特征在于，设定所述应力监测锚杆的截面积为S、从所述应力监测锚杆的头端数第n个所述应力传感器所承受的力为F_n，其中n为≥1的自然数；

则所述应力传感器将力F_n传输至所述分析仪；

所述分析仪根据所述螺旋槽的螺旋角计算出沿着所述应力监测锚杆延伸方向的拉力F_n1和与所述应力监测锚杆垂直的剪切力F_n2；

所述分析仪再根据拉力F_n1及剪切力F_n2计算并得出：所述应力监测锚杆在第n个所述应力传感器处所承受的拉应力σ_拉＝F_n1/S，剪切应力σ_剪＝F_n2/S。

5.根据权利要求1所述的应力监测系统，其特征在于，所述螺旋槽中具有树脂，所述光纤及所述应力传感器通过所述树脂固定在所述螺旋槽中。

6.一种巷道，其特征在于，包括巷道底板、巷道顶板、巷道侧板和权利要求1-5中任一项所述的应力监测系统；

所述巷道顶板上安装有锚索，所述巷道侧板中安装有多根所述应力监测锚杆，多根所述应力监测锚杆沿着所述巷道侧板前后方向间隔布置为一排应力监测锚杆；

所述分析仪布置在所述巷道的外侧，每根所述应力监测锚杆中的所述光纤都与所述分析仪连接。

7.根据权利要求6所述的巷道，其特征在于，在沿着所述巷道的前后方向上，所述巷道侧板上具有两个以上的监测断面，每个监测断面处沿着垂直方向安装有两根以上的所述应力监测锚杆。

8.根据权利要求7所述的巷道，其特征在于，相邻的两个所述监测断面之间的距离与采煤时产生的周期来压的步距相等。

9.一种如权利要求6-8中任一项所述的巷道的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：预先准备好具有所述应力传感器的所述应力监测锚杆及分析仪；

S02：在所述巷道的巷道侧板上确定出需要监测的监测区域；

S03：将所述应力监测锚杆打入所述巷道侧板的监测区域中；

S04：将每根所述应力监测锚杆上的所述光纤与所述分析仪连接。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，在步骤S03中还包括：

利用钻头向所述巷道侧板中钻孔；

向所述钻孔中送入树脂药卷；

利用搅拌锚杆将树脂药卷搅拌均匀后，拉出所述搅拌锚杆；

将所述应力监测锚杆送入所述钻孔中，通过树脂药卷将所述应力监测锚杆粘结凝固在所述钻孔中。