監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及凍結(jié)法鑿井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖。
【背景技術(shù)】
[0002]人工凍結(jié)鑿井法是在深厚沖積層或富水軟巖層中施工煤礦立井井筒最常用的工法之一。凍結(jié)法鑿井過程中，凍結(jié)壁的變形和破壞直接關(guān)系到井筒掘砌工程能否正常進(jìn)行，因此在凍結(jié)法鑿井過程中對凍結(jié)壁的溫度、應(yīng)力和位移進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)多源信息評估凍結(jié)壁的穩(wěn)定性、適時調(diào)整凍結(jié)參數(shù)，是保證井筒施工安全的關(guān)鍵性問題。
[0003]目前采用的傳統(tǒng)凍結(jié)壁測溫設(shè)備主要有測溫孔內(nèi)布置銅-康銅熱電偶串、熱敏電阻式數(shù)字單點(diǎn)測溫儀等，存在維護(hù)技術(shù)難度高、易損壞、在線實(shí)時監(jiān)測難度大等缺點(diǎn)。近年來，隨著光纖光柵制作技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器迅速崛起，相比于傳統(tǒng)的傳感器，光纖傳感器敏度高、抗電磁干擾、電絕緣性好、耐腐蝕、適應(yīng)性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)長距離檢測以及測量范圍廣等顯著優(yōu)勢。但現(xiàn)今在推廣光纖傳感器用于凍結(jié)壁信息化監(jiān)測仍存在的一個主要問題就是光纖的埋設(shè)方法，具體體現(xiàn)為:光纖傳感對凍結(jié)壁溫度、二維方向受力、變形奇異性的準(zhǔn)確監(jiān)測；光纖保護(hù)裝置如何設(shè)置更能確保傳感器的成活率；如何減小光纖固化過程對光纖所施加的應(yīng)力，尤其是剪切應(yīng)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種埋設(shè)工藝簡單，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對凍結(jié)壁溫度、二維方向受力、變形奇異性的監(jiān)測且能有效保證光纖光纜成活率的監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖，包括上下疊設(shè)的至少2段光纖傳感受載體，每一段所述光纖傳感受載體的外側(cè)沿長度方向設(shè)有U型回路光纖和一根溫度補(bǔ)償光纜，所述U型回路光纖和溫度補(bǔ)償光纜的側(cè)方均設(shè)有保護(hù)鋼筋。
[0006]優(yōu)選的，所述U型回路光纖的數(shù)量為2個，2個U型回路光纖相對于光纖傳感受載體的中心軸線對稱分布。
[0007]優(yōu)選的，所述保護(hù)鋼筋包括第一保護(hù)鋼筋和U型回路保護(hù)鋼筋，所述第一保護(hù)鋼筋沿著所述光纖傳感受載體的長度方向延伸，所述U型回路保護(hù)鋼筋位于最下一段所述光纖傳感受載體的U型回路光纖的下端，且其形狀與所述U型回路光纖的U型部分相適配。
[0008]優(yōu)選的，最下一段所述光纖傳感受載體上的第一保護(hù)鋼筋的下端深入到所述U型回路保護(hù)鋼筋的開口部內(nèi)；所述U型回路光纖的豎直部分分別位于所述第一保護(hù)鋼筋的外偵牝最下一段所述光纖傳感受載體上的所述U型回路光纖的U型部分位于所述U型回路保護(hù)鋼筋的內(nèi)側(cè)。
[0009]優(yōu)選的，最下一段所述光纖傳感受載體上預(yù)留有注漿滲透孔，所述注漿滲透孔設(shè)置于距離光纖傳感受載體底部0.5?1.5m之間。
[0010]優(yōu)選的，所述光纖傳感受載體優(yōu)選兩端車絲的無縫鋼管；
[0011]最下一段所述光纖傳感受載體的底部設(shè)有端頭，所述端頭上設(shè)有端頭導(dǎo)向鋼筋；所述端頭優(yōu)選為四棱椎狀。
[0012]本實(shí)用新型還提供一種如上述的監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖的埋設(shè)方法，包括如下步驟:
[0013](I)鉆取凍結(jié)孔，并在凍結(jié)壁上的擬監(jiān)測位置預(yù)留監(jiān)測孔，下放凍結(jié)管作為薄壁保護(hù)管；
[0014](2)選取分段結(jié)構(gòu)的光纖傳感受載體，每一段光纖傳感受載體外側(cè)沿長度方向設(shè)置U型回路光纖和一根溫度補(bǔ)償光纜，然后在U型回路光纖和溫度補(bǔ)償光纜的側(cè)方均設(shè)置沿光纖傳感受載體的長度方向延伸的第一保護(hù)鋼筋；
[0015]最下一段光纖傳感受載體上預(yù)留注漿滲透孔；
[0016](3)將U型回路光纖和溫度補(bǔ)償光纜在緊鄰第一保護(hù)鋼筋的位置封裝在所述光纖傳感受載體上，并保證U型回路光纖和溫度補(bǔ)償光纜沿長度方向的垂直線性；
[0017](4)在薄壁保護(hù)管內(nèi)側(cè)分段高下放光纖傳感受載體，下放過程中，不斷調(diào)整光纖傳感受載體位置，使U型回路光纖指向井筒圓心；并使得相鄰兩段光纖傳感受載體固定連接后其上的第一保護(hù)鋼筋相互對齊；
[0018](5)光纖傳感受載體全部下放完成后，在孔口處設(shè)置接線保護(hù)箱，將埋設(shè)光纜與加厚鎧裝護(hù)光纜熔接，布線至光纖解調(diào)設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)時監(jiān)測凍結(jié)壁的溫度、應(yīng)力和變形；
[0019](6)從光纖傳感受載體內(nèi)部進(jìn)行注漿，經(jīng)注漿滲透孔灌注封孔。
[0020]優(yōu)選的，步驟(2)中，每一段光纖傳感受載體外側(cè)沿長度方向設(shè)置2個U型回路光纖，且每段光纖傳感受載體上的2個U型回路光纖相對于光纖傳感受載體的中心軸線對稱分布;
[0021]最下一段光纖傳感受載體的U型回路光纖的底部設(shè)有U型回路保護(hù)鋼筋，所述第一保護(hù)鋼筋和U型回路保護(hù)鋼筋的直徑大于U型回路光纖和溫度補(bǔ)償光纜的直徑。
[0022]優(yōu)選的，步驟(3)中，通過環(huán)氧樹脂灌縫膠將U型回路光纖和溫度補(bǔ)償光纜封裝在所述光纖傳感受載體上。
[0023]優(yōu)選的，步驟(4)中，相鄰兩段光纖傳感受載體用管卡固定后焊接；
[0024]相鄰兩段光纖傳感受載體固接后采用石棉板及濕毛巾封住下放孔口 ；
[0025]步驟(I)中，凍結(jié)管的材質(zhì)為低碳鋼；
[0026]步驟￠)中，選用M20水泥凈漿進(jìn)行注漿。
[0027]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0028]上述方案中的監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖，埋設(shè)工藝簡單，解決了光纖在凍結(jié)壁信息化監(jiān)測過程中布置工藝、保護(hù)結(jié)構(gòu)及固化方法等方面存在的問題，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對凍結(jié)壁溫度、二維方向受力、變形奇異性的監(jiān)測且能有效保證光纖光纜成活率。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一中最下段光纖傳感受載體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一中光纖傳感受載體的剖面圖。
[0031]附圖標(biāo)記說明:
[0032]1、光纖傳感受載體；
[0033]2、U型回路光纖；
[0034]3、溫度補(bǔ)償光纜；
[0035]4、保護(hù)鋼筋；
[0036]5、U型回路保護(hù)鋼筋；
[0037]6、注漿滲透孔；
[0038]7、立而頭ο
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0040]如圖1、圖2所示，一種監(jiān)測凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力及變形的分布式光纖，包括上下疊設(shè)的至少2段光纖傳感受載體I，每一段所述光纖傳感受載體I的外圓周面上設(shè)置有沿軸向方向延伸的U型回路光纖2和一根軸向延伸的溫度補(bǔ)償光纜3，所述U型回路光纖2和溫度補(bǔ)償光纜3的側(cè)方均設(shè)有保護(hù)鋼筋。
[0041]于本實(shí)施例中，作為優(yōu)選方案，每一段所述光纖傳感受載體I的外圓周面上設(shè)置的U型回路光纖2的數(shù)量為2個，2個U型回路光纖2相對于光纖傳感受載體I的中心軸線對稱分布。
[0042]所述保護(hù)鋼筋包括第一保護(hù)鋼筋4和U型回路保護(hù)鋼筋5，所述第一保護(hù)鋼筋4沿著所述光纖傳感受載體I的長度方向延伸，所述U型回