[发明专利]一种应力监测系统、巷道及其施工方法

说明书

本发明公开了一种应力监测系统、巷道及其施工方法，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。本发明公开了一种本发明提供一种应力监测系统、巷道及其施工方法，通过监测应力监测锚杆所承受的应力状态，从而推断出矿压的大小，可为矿井安全提供保障。

技术领域

本发明涉及采煤技术领域，尤其涉及一种应力监测系统、巷道及其施工方法。

背景技术

目前煤矿的资源开采主要以地下开采的形式，需要进行大量的巷道开掘，然而保证巷道的稳定性对安全生产至关重要。巷道支护是矿山开采、水利水电隧道、公路交通隧道等地下工程的一项关键技术因素。合理的巷道支护技术既可以保证地下工程的安全，又具有明显的经济效益。然而在矿井开采的过程中，矿压是巷道变形和破坏的主要因素，煤矿巷道矿压的监测就显得尤为重要。如何在保证不影响煤矿正常开采的基础上，设计一套煤矿巷道矿压监测系统，是整个煤矿开采行业迫在眉睫的事情。

有鉴于此，提供一种应力监测系统、巷道及其施工方法成为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应力监测系统、巷道及其施工方法，通过监测应力监测锚杆所承受的应力状态，从而推断出矿压的大小，可为矿井安全提供保障。

本发明技术方案提供一种应力监测系统，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。

在其中一项可选技术方案中，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。

在其中一项可选技术方案中，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。

在其中一项可选技术方案中，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。

在其中一项可选技术方案中，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。

本发明技术方案还提供一种巷道，包括巷道底板、巷道顶板、巷道侧板和前述任一技术方案所述的应力监测系统；