[發明專利]沿空留巷膏體填充體在線檢測方法

在審

• 申請號: 201410365715.7
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104142187A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 劉曉斐;趙慶彪;劉建功;王恩元;趙才智;孟浩天;高會春;曾瑞萍
• 申請（專利權）人: 冀中能源集團有限責任公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/16;G01B11/02;G01L1/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及礦山沿空留巷填充技術領域，更具體地說，特別涉及一種沿空留巷膏體填充體在線檢測方法。

背景技術

充填開采技術作為解決建筑物下、鐵路下、水體下和承壓水上壓煤開采技術，是采煤技術的一大革新。

其中，膏體充填式煤礦綠色開采技術的重要組成部分，把煤礦附近的煤矸石、粉煤灰、工業爐渣、劣質土、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，適時充填采空區或離層區，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，實現村莊不搬遷，安全開采建筑物下壓煤，保護礦區生態環境和地下水資源。

但是，由于充填體在煤礦井下可能處于密閉環境內，無法對其受力及變形進行人工測量，只能通過設備進行測量；而目前的傳統監測設備體積龐大，且無法適應井下高溫、潮濕等惡劣條件，更無法完成充填體長期實時在線的監測任務。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種沿空留巷膏體填充體在線檢測方法，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種沿空留巷膏體填充體在線檢測方法，用于對沿空留巷內的膏體填充體進行在線檢測，

在膏體填充體的填充過程中，于膏體填充空間內設置具有支撐作用的支撐架系統以及具有保護功能的保護管；

設置檢測光纖和溫補光纖，將所述檢測光纖設置為兩根，并采用間隔設置的方式分布設置于所述支撐架系統上，將所述溫補光纖設置于所述保護管內，所述檢測光纖與沿空留巷內的膏體填充體相接觸；

將所述檢測光纖與所述溫補光纖與計算機系統連接采用如下公式對膏體填充體發生溫度或應力變化的位置進行計算；

其公式為：

當距離檢測光纖上的入射端某點處的光纖發生應變和溫度變化時，返回到分布式光纖信號解調儀中的該點的布里淵頻移與溫度和應變的關系為：

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式中，、為光纖的布里淵頻移應變系數和溫度系數；為光信號的布里淵頻移基礎值；為光纖在應變時的布里淵頻移；為初始應變值，為發生應變后的應變值；為距離入射端某點處傳感光纖的溫度變化量；

溫度補償：在底板附近布置一根松弛傳感光纖使它不受力，那么這根傳感光纖所測得的布里淵散射光頻移，就是由溫度變化引起的等效應變值，可作為溫度補償；溫度補償原理用下式表示：

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式中?為修正后的光纖應變；為某一溫度下的光纖應變；為溫度變化引起的附加應變；

當計算機系統得到測量光纖任意形變點對應的應變值后，根據下式得到布里淵光纖發生應變位置處的應力大小：

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式中，為發生應變位置處的應力，為膏體的彈性模量，所述彈性模量為實驗測試值，為光纖發生應變位置處的實時應變值，為光纖發生應變位置處的初始應變值，和均為考慮了溫度補償的光纖應變。

優選地，在沿空留巷形成鋪設有礦用光纜，在進行膏體填充體時保留礦用光纜；

所述檢測光纖與所述溫補光纖利用礦用光纜與所述計算機系統連接。

優選地，所述支撐架系統即在頂板和底板之間設置了支撐桿，支撐桿直接支撐充填膏體所在巷道的頂底板；沿支撐桿的長度方向，分別位于其1/2以及1/4的位置上開設有固定槽，將所述檢測光纖設置在所述固定槽內。

本發明要解決的技術問題為：為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種監測精度高、可靠性好、抗干擾能力強的基于分布式光纖傳感的沿空留巷膏體充填在線監測方法，以期在線監測膏體充填的應力、位移等礦壓狀況。

為此，本發明的具體實現方案為：

設置一個檢測系統，該檢測系統的具體實施方式如下，在膏體填充體的填充過程中，于膏體填充體內設置具有支撐作用的支撐架系統以及具有保護功能的保護管；設置檢測光纖和溫補光纖，將檢測光纖設置為兩根，并采用間隔設置的方式分布設置于支撐架系統上，將溫補光纖設置于保護管內，檢測光纖與沿空留巷內的膏體填充體相接觸。

當距離入射端某點處的光纖發生應變和溫度變化時，返回到分布式光纖信號解調儀中的該點的布里淵頻移與溫度和應變的關系為：

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