本发明公开了一种非均布覆压下注水煤层流固耦合应力监测系统，其特征是：通过伺服控制器向加载板及侧板施加不同的纵向及横向应力，实现对试验架中铺设煤层的非均布加载，从而模拟井下煤层所处的采动应力环境。在煤层合适位置布设注水孔，安装注水装置，同时，在铺设的煤层内部、钻孔的周边不同方位安装有应变传感器，监测煤体周边的应力变化以及位移变化。通过上述的伺服非均布加载、布设煤层注水钻孔以及传感器三维信息采集，本发明能够为非均布覆岩应力场及水压共同作用下的煤层进行流固耦合应力应变关系的研究提供强有力的实验平台支撑。