一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于礦山充填體在線監(jiān)測系統(tǒng)。在每個測點(diǎn)的空間被充填之前，支撐桿通過地錨固定到充填空間底板，伸縮桿伸縮支撐充填空間頂板，光纖光柵傳感器組安裝在伸縮桿中部，支撐桿尾部引出光纖連接頭并通過光纖接入礦用光纜，從而將光柵監(jiān)測信號傳遞至光纖光柵解調(diào)儀，解調(diào)后的信號傳送至計算機(jī)系統(tǒng)，在空間被充填后對膏體充填體進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控及分析處理。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備安裝簡單，適于普遍推廣；井下不需供電，現(xiàn)場安全；采用全光測量和光纖傳輸，有效避免電磁干擾的影響；采用溫補(bǔ)光柵對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，極大地提高了監(jiān)測精度；能及時提供監(jiān)測結(jié)果，利于指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)及科研工作。
【專利說明】 一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山充填體在線監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]充填開采技術(shù)作為解決建筑物下、鐵路下、水體下和承壓水上壓煤開采技術(shù)，是采煤技術(shù)的一大革新。其中，膏體充填是煤礦綠色開采技術(shù)的重要組成部分，把煤礦附近的煤矸石、粉煤灰、工業(yè)爐渣、劣質(zhì)土、城市固體垃圾等在地面加工制作成不需要脫水處理的牙膏狀漿體，采用充填泵或重力加壓，通過管道輸送到井下，適時充填采空區(qū)或離層區(qū)，形成以膏體充填體為主的上覆巖層支撐體系，有效控制地表沉陷在建筑物允許值范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)村莊不搬遷，安全開采建筑物下壓煤，保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和地下水資源。但是，由于充填體在煤礦井下可能處于高溫、高壓或富含水的環(huán)境下，且在密閉環(huán)境內(nèi)，無法對其受力及變形進(jìn)行人工測量，只能通過設(shè)備進(jìn)行測量；而目前的傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備體積龐大，且無法適應(yīng)高溫、高壓或水的環(huán)境，更無法完成充填體長期實(shí)時在線的監(jiān)測任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種監(jiān)測精度高、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)的基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，以長期在線監(jiān)測膏體充填體的應(yīng)力、位移等礦壓狀況。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:伸縮桿、支撐桿、光纖連接頭、地錨、光纖光柵傳感器組、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調(diào)儀和計算機(jī)系統(tǒng)；在每個測點(diǎn)的空間被充填之前，支撐桿通過地錨固定到充填空間底板，伸縮桿伸縮支撐充填空間頂板，光纖光柵傳感器組安裝在伸縮桿中部，支撐桿尾部引出光纖連接頭并通過光纖接入礦用光纜，礦用光纜與光纖光柵解調(diào)儀連接，從而將光柵監(jiān)測信號傳遞至光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀與計算機(jī)系統(tǒng)連接，解調(diào)后的信號傳送至計算機(jī)系統(tǒng)，在空間被充填后對膏體充填體進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控及分析處理。
[0006]所述的光纖光柵傳感器組至少各包含I個壓力光柵、I個溫補(bǔ)光柵和I個位移光柵。
[0007]所述的測點(diǎn)為沿空留巷巷旁充填或采空區(qū)充填的充填體內(nèi)布置有多個，各自的光纖通過并聯(lián)的方式接入礦用光纜。
[0008]有益效果:由于采用了上述方案，提出一種新型的、合理的、成熟的技術(shù)方案對膏體充填進(jìn)行長期在線監(jiān)測，從而得到膏體充填體的受力及運(yùn)動規(guī)律，為充填體材料的強(qiáng)度、變形讓壓參數(shù)及支護(hù)參數(shù)等的確定提供依據(jù)，采用多測點(diǎn)并用，以測量煤礦膏體充填體應(yīng)力及下沉位移量來反映充填體受力及運(yùn)動規(guī)律，為充填體材料的強(qiáng)度、變形讓壓參數(shù)及支護(hù)參數(shù)的確定提供依據(jù)。當(dāng)充填體的圍巖礦壓顯現(xiàn)時，礦山壓力施加到充填體上，光纖光柵傳感器受力作用其光柵的柵距將發(fā)生變形，導(dǎo)致光柵的反射中心波長發(fā)生漂移，利用地面的光纖光柵靜態(tài)解調(diào)儀將壓力計的波長信號解調(diào)為數(shù)字信號，然后利用計算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)字信號做進(jìn)一步分析處理，進(jìn)行充填體的實(shí)時在線監(jiān)測，指導(dǎo)現(xiàn)場安全生產(chǎn)。
[0009]優(yōu)點(diǎn):設(shè)備安裝簡單，適于普遍推廣；井下不需供電，現(xiàn)場安全；采用全光測量和光纖傳輸，有效避免電磁干擾的影響；采用溫補(bǔ)光柵對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，極大地提高了監(jiān)測精度；能及時提供監(jiān)測結(jié)果，利于指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)及科研工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)組成框架圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的沿空留巷巷旁充填測點(diǎn)布置斷面圖。
[0013]圖4為本發(fā)明的巷旁充填測點(diǎn)布置方式圖。
[0014]圖5為本發(fā)明的采空區(qū)充填測點(diǎn)布置方式圖。
[0015]圖中，1、充填空間頂板；2、充填空間底板；3、伸縮桿；4、支撐桿；5、光纖連接頭；6、地錨；7、光纖光柵傳感器組；8、光纖；9、礦用光纜；10、光纖光柵解調(diào)儀；11、計算機(jī)系統(tǒng)；12、回采巷道；13、采空區(qū)冒落矸石；14、膏體充填體；15、錨桿；16、測點(diǎn)；17。巷道煤壁；18、采煤工作面。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0017]實(shí)施例1:在圖1中，系統(tǒng)包括:伸縮桿3、支撐桿4、光纖連接頭5、地錨6、光纖光柵傳感器組7、光纖8、礦用光纜9、光纖光柵解調(diào)儀10和計算機(jī)系統(tǒng)11 ;在每個測點(diǎn)16的空間被充填之前，支撐桿4通過地錨6固定到充填空間底板2，伸縮桿3伸縮支撐充填空間頂板1，光纖光柵傳感器組7安裝在伸縮桿3中部，支撐桿4尾部引出光纖連接頭5并通過光纖8接入礦用光纜9，礦用光纜9與光纖光柵解調(diào)儀10連接，從而將光柵監(jiān)測信號傳遞至光纖光柵解調(diào)儀10，光纖光柵解調(diào)儀10與計算機(jī)系統(tǒng)11連接，解調(diào)后的信號傳送至計算機(jī)系統(tǒng)11，在空間被充填后對膏體充填體14進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控及分析處理。
[0018]所述的光纖光柵傳感器組7至少各包含I個壓力光柵、I個溫補(bǔ)光柵和I個位移光柵。
[0019]在圖4、圖5中，根據(jù)監(jiān)測需要，所述的測點(diǎn)16可在沿空留巷巷旁充填或采空區(qū)充填的充填體內(nèi)布置有多個，各自的光纖8通過并聯(lián)的方式接入礦用光纜9。
[0020]多測點(diǎn)并用，以測量煤礦膏體充填體應(yīng)力及下沉位移量來反映充填體受力及運(yùn)動規(guī)律，為充填體材料的強(qiáng)度、變形讓壓參數(shù)及支護(hù)參數(shù)等的確定提供依據(jù)。
[0021]通過以上的具體實(shí)施，本發(fā)明提供了一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，在每個測點(diǎn)的空間被充填之前，支撐桿通過地錨固定到充填空間底板，伸縮桿伸縮支撐充填空間頂板，光纖光柵傳感器組安裝在伸縮桿中部，支撐桿尾部引出光纖連接頭并通過光纖接入礦用光纜，從而將光柵監(jiān)測信號傳遞至光纖光柵解調(diào)儀，解調(diào)后的信號傳送至計算機(jī)系統(tǒng)，在空間被充填后對膏體充填體進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控及分析處理。本發(fā)明多測點(diǎn)并用，以測量煤礦膏體充填體應(yīng)力及下沉位移量來反映充填體受力及運(yùn)動規(guī)律，為充填體材料的強(qiáng)度、變形讓壓參數(shù)及支護(hù)參數(shù)等的確定提供依據(jù)。優(yōu)點(diǎn):設(shè)備安裝簡單，適于普遍推廣；井下不需供電，現(xiàn)場安全；采用全光測量和光纖傳輸，有效避免電磁干擾的影響；采用溫補(bǔ)光柵對溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，極大地提高了監(jiān)測精度；能及時提供監(jiān)測結(jié)果，利于指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)及科研工作。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)包括:伸縮桿、支撐桿、光纖連接頭、地錨、光纖光柵傳感器組、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調(diào)儀和計算機(jī)系統(tǒng)；在每個測點(diǎn)的空間被充填之前，支撐桿通過地錨固定到充填空間底板，伸縮桿伸縮支撐充填空間頂板，光纖光柵傳感器組安裝在伸縮桿中部，支撐桿尾部引出光纖連接頭并通過光纖接入礦用光纜，礦用光纜與光纖光柵解調(diào)儀連接，從而將光柵監(jiān)測信號傳遞至光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀與計算機(jī)系統(tǒng)連接，解調(diào)后的信號傳送至計算機(jī)系統(tǒng)，在空間被充填后對膏體充填體進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控及分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的光纖光柵傳感器組至少各包含I個壓力光柵、I個溫補(bǔ)光柵和I個位移光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征還在于:根據(jù)監(jiān)測需要，所述的測點(diǎn)可在沿空留巷巷旁充填或采空區(qū)充填的充填體內(nèi)布置有多個，各自的光纖通過并聯(lián)的方式接入礦用光纜。
【文檔編號】G01B11/16GK103528731SQ201310511517
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】方新秋, 劉曉寧, 梁敏富, 薛廣哲 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)