[发明专利]一种新型采场上覆岩层运移与应力监测装置

说明书

本发明属于采场上覆岩层运移监测技术领域，具体涉及一种新型采场上覆岩层运移与应力监测装置，包括数个采场上覆岩层运移与应力监测单元与串联各单元的柔性连接装置，所述的采场上覆岩层运移与应力监测单元包括监测保护壳内部的空间姿态传感器及设置于监测单元保护壳侧面的光纤光栅应力传感器。本发明提供一种可重复利用且能同时监测覆岩运移情况与应力的装置，从而降低覆岩运移与应力监测成本，提高监测效率。

技术领域

本发明属于采场上覆岩层运移监测技术领域，具体涉及一种新型采场上覆岩层运移与应力监测装置。

背景技术

在采矿活动过程中，矿层采动引起应力重分布进而导致上覆岩层发生移动，是冲击地压、突水透沙、巷道垮塌、地表沉陷等灾害发生的根本原因。实时监测采动影响下上覆岩层运移的情况，总结采动影响下上覆岩层活动规律，对实现矿物资源的科学开采、绿色开采具有重要意义。

在工作面推进过程中，采场上覆岩土体中应力分布情况复杂，对应力进行监测有助于预警地下动力灾害，减少冲击地压等灾害造成的经济损失与人员伤亡。目前常用的应力监测传感器包括钢筋应力计、光纤应力计等。其中，光纤应力传感器具有一般光纤型传感器的体积小、质量轻、精度高、免电磁干扰和抗腐蚀性等优点，在应力监测领域得到越来越广泛的应用。

目前地下应力测量一般使用锚固剂等材料将应力传感器固定在岩层中，传感器无法重复使用，增高了成本。同时混凝土锚固会使得钻孔难以同时布置覆岩运移监测装置。因此目前的覆岩运移监测与应力监测一般采用分别钻孔布置方式，成本高、效率低，且难以监测同一位置的覆岩运移情况与应力数据。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种新型采场上覆岩层运移与应力监测装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种新型采场上覆岩层运移与应力监测装置，其特征在于包括数个采场上覆岩层运移与应力监测单元与串联各单元的柔性连接装置，所述采场上覆岩层运移与应力监测单元包括单元内部的空间姿态传感器及设置于监测单元侧面的光纤光栅应力传感器，其特征在于：所述光纤光栅应力传感器装设于监测单元侧面的可伸缩固定装置上。

所述的采场上覆岩层运移与应力监测单元，其特征在于包括圆柱形外壳、包裹在外壳中的空间姿态传感器、圆柱形外壳侧面装设的可伸缩固定装置。

所述的监测单元固定装置由六个固定靴与固定靴驱动装置组成，所述固定靴两两一组安装在监测单元圆柱形外壳外侧，可由固定靴驱动装置控制，沿圆柱形外壳法向伸出或收回，上下两组固定靴安装方向一致，中部固定靴安装方向垂直与上下两组固定靴安装方向。

所述的固定靴，其特征在于在收纳状态时能完全收纳在监测单元圆柱形外壳中。

所述的固定靴，其特征在于表面刻有凹槽，凹槽中安装有用于监测应力的光纤光栅。

所述的监测应力的光纤光栅，其特征在于自上而下第一、第二组固定靴表面安装的光纤光栅沿竖直方向，第三组固定靴表面安装的光纤光栅沿水平方向。

所述的固定靴驱动装置由伺服电机、与伺服电机连接的蜗杆、与蜗杆配合的齿轮，齿轮上安装的连杆组成。连杆与固定靴相连接。

所述的柔性连接装置，其特征在于由柔性连接线和柔性连接线外部包裹的柔性保护网，所述柔性连接线由承力钢丝、供电线、数据传输线、光纤绞合而成。

所述的柔性连接线，其特征在于中部有螺旋结构，能够在受力时产生弹性形变。

所述的柔性保护网，其特征在于由复合材料编织成，受力时能够发生弹性形变。

所述的柔性保护网，其特征在于柔性保护网最大变形量小于被其包裹的柔性连接线的最大变形量。