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专利号: 202010005162X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种原位多点煤岩体三向应力监测系统,其特征在于,包括应力感应装置、超高水材料充填包(2)和应变仪(6),所述应力感应装置固定在煤岩体钻孔中,所述应力感应装置包括若干节应力计和旋转连接装置(7),所述应力计包括空心外管(1)、光纤线路管(3)、传输光纤(4)和光栅应力传感芯体(5),所述光纤线路管(3)位于所述空心外管(1)的内部,所述空心外管(1)与光纤线路管(3)的两端端部分别通过铝合金盖片(10)焊接连接,所述光栅应力传感芯体(5)至少设置有三块,且以空心外管(1)轴线中点为圆心,均匀间隔设置在每根空心外管(1)的外壁上,所述超高水材料充填包(2)附着在每一节应力计的光栅应力传感芯体(5)处,所述旋转连接装置(7)设置在所述空心外管(1)的端部边缘处,若干个所述空心外管(1)通过旋转连接装置(7)首尾连接,空心外管(1)的旋转角度范围为0~180°,所述空心外管(1)一端的铝合金盖片(10)上设置有凹槽,所述空心外管(1)另一端的铝合金盖片(10)上设置有与凹槽相匹配的固定凸块(8),相连的两个所述空心外管(1)通过凹槽和固定凸块(8)实现卡合,所述传输光纤(4)分别连接在所述光栅应力传感芯体(5)上,并通入所述光纤线路管(3)的内部,每一节应力计中的传输光纤(4)两两相互首尾连接后与所述应变仪相连(6)。

2.根据权利要求1所述的一种原位多点煤岩体三向应力监测系统,其特征在于,所述空心外管(1)的材质为铝合金,空心外管(1)的外径为30~40mm。

3.根据权利要求1所述的一种原位多点煤岩体三向应力监测系统,其特征在于,所述光纤线路管(3)的材质为铝合金,光纤线路管(3)的外径为10~15mm。

4.一种基于权利要求1所述的原位多点煤岩体三向应力监测系统的监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)在所需要监测应力位置处向煤岩壁施工钻孔,所述钻孔直径大于空心外管(1)的外径,以便放入应力计和超高水材料充填包(2);

2)取出应力计,旋转第一节应力计的旋转连接装置(7)从0°旋转至180°,使第一节应力计的固定凸块(8)嵌入第二节应力计的凹槽中固定,之后按照打开第一节应力计的操作方法依次打开其他应力计;

3)配制超高水材料,分别将超高水材料所需的A料与B料进行配比,配比比例根据所测煤岩体的强度、所需凝固的时间来确定;将配制完成的材料装入到充填袋,把每个还未完全凝固的充填包附着在每一节应力计的光栅应力传感芯体(5)处,然后将超高水材料充填包(2)随应力计一同送入钻孔,等所有应力计和超高水材料充填包(2)放置完毕后,用封孔盖板(9)封住钻孔;

4)待超高水材料充填包(2)完全凝固后,连接传输光纤(4)与应变仪(6),开始监测,煤岩体发生应变后与超高水材料充填包(2)发生接触,光栅应力传感芯体(5)通过超高水材料充填包(2)感应到应力值,将每个光栅应力传感芯体(5)测得数据通过传输光纤(4)传输至应变仪(6),应变仪(6)每分钟保存一次数据。