[发明专利]深部采空区光纤施工引导装置、工艺及全地层监测方法

说明书

本发明涉及深部岩层变形监测技术领域，尤其是深部采空区光纤施工引导装置、工艺及全地层监测方法，所述深部采空区光纤施工引导装置，包括引导柱、移动式牵引扣、自张式防脱机构，移动式牵引扣与引导柱的上部同轴连接，在所述引导柱的上部外侧壁上自上而下设置有助推结构，在引导柱的下部外侧壁上自上而下间隔安装有若干个所述自张式防脱机构；所述移动式牵引扣的上部用于在使用时连接钢丝绳及光纤。本引导装置在进行超深近水平定向光纤安装的工艺施工时可以保证光线下放的流畅性，同时可以在下放后保证尾部的定位，解决了现有方法存在的无法将光纤送到位、光纤成活率低、光纤送到位后无法固定的问题。

技术领域

本发明涉及深部岩层变形监测技术领域，尤其是深部采空区光纤施工引导装置、工艺及全地层监测方法。

背景技术

随着煤炭资源的长期大量开采，开采引起的地面沉降已成为一个世界范围内普遍发生的地质灾害。地面沉降是我国当前城市发展面临的5大地质问题之一，然而这个问题在经济发达和人口密集城市尤为突出，本方案将其作为城市国土空间开发地质适宜性评价工作的重要组成部分，并要求加强地面沉降调查的技术创新。

 且随着煤炭资源的开采利用，我国形成了大规模的采煤沉陷区，尤其在土地资源紧张的黄河中下游区域，采煤沉陷区严重制约了城市发展，必须在治理合格后才能开展工程建设。煤矿采空区经过注浆充填后，长期仍会存在一定残余变形，为确保拟建建（构）筑物安全，《煤矿采空区建（构）筑物地基处理技术规范》（GB 51180-2016）第3.0.15条要求，采空区地基上的建（构）筑物，应进行长期变形监测。

近年来，光纤监测技术已在多个领域得到了广泛应用，光纤监测可以做到实时在线监测；光传感、光传输，不带电，不受电磁干扰；工作温度高，最高可达350℃以上；耐高温高压、耐腐蚀；测量精度高，响应速度快；可以串联，实现分层测量；传输距离远，可达数十公里。

由于光纤存在直径小、强度低、易损坏等缺点，特别是在深部岩层长距离近水平段无有效手段进行缚设。常规植入方法为：将固定好光缆、引线的配重导锤放入钻孔内部，依靠重力将光缆和传感器带入钻孔深处。上述植入方法仅可用于深度不大的竖直井，依靠重力无法应用于深部岩层长距离近水平段，对于超深工况则无法使用。

另外，目前的针对深部岩层变形监测的技术主要依托于地面水准监测、空天卫星监测、垂直钻孔孔内监测等方法，上述方法获取的监测数据受地表扰动、第四系松散层沉降变形干扰较大，无法准确观测深部采空区上覆岩层变形量。此外，拟建工程场地一般受地上工程建设影响，不具备地面长期监测条件，且常规监测技术需要较多地面监测点才能实现监测目的。

为此，本发明在此提出了一种超深近水平定向光纤引导装置及工艺方法及利用其实现深部采空区岩层变形分布式光纤监测分析预测方法，用以更好地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明为至少解决现有方法难以在超深近水平段植入光纤、光纤植入后成活率低、光纤植入费用高及深部采空区岩层变形效果差、精度低等上述技术问题之一、达到本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：深部采空区光纤施工引导装置，包括引导柱、移动式牵引扣、自张式防脱机构，移动式牵引扣通过其底部的连接螺栓、插销件与引导柱的上部同轴连接，在所述引导柱的上部外侧壁上自上而下设置有助推结构，在引导柱的下部外侧壁上自上而下间隔安装有若干个所述自张式防脱机构；所述移动式牵引扣的上部用于在使用时连接钢丝绳及光纤。

在上述任一方案中优选的是，所述自张式防脱机构收纳状态下的外径小于引导柱的外径、张开状态下的外径大于引导柱的外径且在张开状态下实现防脱定位；

在上述任一方案中优选的是，所述引导柱的底端部设置呈椭圆形端头。

在上述任一方案中优选的是，所述自张式防脱机构包括若干个分别安装在对应位置处的引导柱外侧壁上的安装收纳腔内的自张防脱件，各安装收纳腔分别沿引导柱的圆周均匀分布，各所述自张防脱件分别沿引导柱的圆周均匀间隔分布。