[实用新型]地下岩层应变监测系统

说明书

本实用新型公开一种地下岩层应变监测系统，该系统准确性高、实时性好、可靠性高、监测深度和量程较大，该系统包括：锚杆，锚杆的侧壁沿锚杆的长度方向开设有容纳槽；设置在容纳槽内并通过固定材料与锚杆进行固定的同轴电缆应变传感器，其中，固定有同轴电缆应变传感器的锚杆在对应的监测位置处沿待测岩层的厚度方向插入待测岩层中；与同轴电缆应变传感器相连的数据采集装置，数据采集装置用于向同轴电缆应变传感器发射监测信号，并接收来自同轴电缆应变传感器的反射信号，以及根据反射信号生成监测数据；通信装置；数据处理装置，数据处理装置通过通信装置与数据采集装置进行通信以获取监测数据，并对监测数据进行处理以得到待测岩层的应变状况。

技术领域

本实用新型涉及岩层监测技术领域，特别涉及一种地下岩层应变监测系统。

背景技术

近年来，我国煤炭开采逐渐转移到内蒙、新疆地区等西部地区，且开采强度越来越大。与传统煤矿开采不同的是，西部地区的开采煤层埋藏浅、基岩薄，具有厚风积沙赋存条件，因此，大工作面、大采高开采会导致大范围顶板切落。

顶板岩层破坏所形成的裂隙通道会导致突水或突水溃沙，致使地下水流失，造成地表植被死亡、草地沙漠化等生态环境问题。因此有必要监测和研究浅埋综采工作面顶板岩层切落特征及规律，防止岩层切落造成人员伤亡及环境破坏。

目前我国对桥梁、管道、隧道等的应变监测多采用电阻应变计、振弦式应变计等来监测顶板形变，但这些应变传感器的测试量程比较低(一般小于2％)，多为局部监测，对于大型民用设施不能反映其整体的应变情况；采用光纤光栅传感器，系统造价较高，且光纤光栅传感器应变范围小，易被拉断；采用钢绞线来监测西部地区的岩层切落时，钻孔因地层错落会变形严重，造成钢缆塞死，使监测失真失效。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种地下岩层应变监测系统，能够有效地对待测岩层的应变状况进行监测，准确性高、实时性好、可靠性高、寿命较长，并且该系统适于监测深度较大、应变较大的岩层。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种地下岩层应变监测系统，其包括：锚杆，所述锚杆的侧壁沿所述锚杆的长度方向开设有容纳槽；同轴电缆应变传感器，所述同轴电缆应变传感器设置在所述容纳槽内并通过固定材料与所述锚杆进行固定，其中，固定有所述同轴电缆应变传感器的所述锚杆在对应的监测位置处沿待测岩层的厚度方向插入所述待测岩层中；数据采集装置，所述数据采集装置与所述同轴电缆应变传感器相连，所述数据采集装置用于向所述同轴电缆应变传感器发射监测信号，并接收来自所述同轴电缆应变传感器的反射信号，以及根据所述反射信号生成监测数据；通信装置，所述通信装置与所述数据采集装置相连；数据处理装置，所述数据处理装置与通信装置相连，所述数据处理装置通过所述通信装置与所述数据采集装置进行通信以获取所述监测数据，并对所述监测数据进行处理以得到所述待测岩层的应变状况。

根据本实用新型的地下岩层应变监测系统，通过将同轴电缆应变传感器固定设置在锚杆内，并插入待测岩层中，然后通过数据采集装置向同轴电缆应变传感器发射监测信号，并接收相应的反射信号，以及根据反射信号生成监测数据，最后通过数据处理装置与数据采集装置进行通信以接收监测数据，并根据监测数据得到待测岩层的应变状况，由此，能够有效地对待测岩层的应变状况进行监测，准确性高、实时性好、可靠性高、寿命较长，并且该系统适于监测深度较大、应变较大的岩层。

另外，根据本实用新型提出的地下岩层应变监测系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述同轴电缆应变传感器包括同轴电缆和间隔设置在所述同轴电缆上的多个布拉格电栅，其中，相邻的两个布拉格电栅之间的距离根据单个岩层的厚度进行确定。

具体地，所述锚杆的直径为25～35mm，所述锚杆的长度为8～12m，所述容纳槽为宽度与深度均为9～11mm的矩形槽，所述容纳槽的长度与所述锚杆的长度相同。