[發(fā)明專利]一種新型井下硐室底板形變遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610014577.7
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105604609B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭揚(yáng)冰;魯?shù)腊?/a>;薛曉;劉增磊
• 申請（專利權(quán)）人: 南陽師范學(xué)院
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;C08L23/16;C08L91/00;C08L71/02;C08K13/02;C08K5/09;C08K3/04;C08K3/36
• 代理公司: 鄭州知己知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41132
• 代理人: 季發(fā)軍

本發(fā)明公開了一種新型井下硐室底板形變遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括硐室和底板，所述底板下方排列設(shè)置若干個柔性基板，所述柔性基板上設(shè)置形變監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述形變監(jiān)測機(jī)構(gòu)的一端通過所述光纖與光纖光柵溫度傳感器連接，另一端設(shè)置寬帶光源，所述光纖光柵溫度傳感器設(shè)置在所述柔性基板上，所述光纖光柵溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、下位機(jī)和上位機(jī)依次信號連接。還公開了一種新型井下硐室底板形變遠(yuǎn)程在線監(jiān)測方法利用若干個光纖光柵傳感器和一個光纖光柵溫度傳感器對底板的形變進(jìn)行監(jiān)測，對煤礦井下和井下選煤廠的惡劣環(huán)境沒有限制要求，抗干擾性強(qiáng)，適用面廣，可用于煤礦井下各種硐室巷道的底板變形測量，也可用于各種隧道及地下工程的底板變形測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及井下選煤硐室底板在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型井下硐室底板形變遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

煤礦安全是煤炭生產(chǎn)的重要問題，關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)和工人的生命健康。從目前已有的數(shù)據(jù)分析來看，煤礦安全事故的主要原因之一是礦山壓力作用下圍巖穩(wěn)定狀態(tài)的改變。

煤礦井下硐室由于掘進(jìn)或受回采影響引起其圍巖的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化以及在維護(hù)過程中圍巖性質(zhì)的變化，頂?shù)装搴蛢蓭蛶r體變形并向巷道內(nèi)移動，致使底板底臌、圍巖失穩(wěn)。底臌后硐室斷面縮小，阻礙運(yùn)輸、通風(fēng)和人員行走，嚴(yán)重影響生產(chǎn)和威脅安全。因此，很有必要對硐室底板變形情況進(jìn)行檢測，確保硐室的圍巖穩(wěn)定和生產(chǎn)安全。

煤礦井下硐室與巷道的區(qū)別在于：首先，硐室一般選在圍巖較為穩(wěn)定區(qū)域，且斷面大、長度小，進(jìn)出口通道狹窄；其次，井下硐室多安設(shè)有不同種類用途的機(jī)電設(shè)備；再者，硐室周圍井巷工程較多，因而硐室圍巖的受力情況比較復(fù)雜，難以準(zhǔn)確分析；最后，設(shè)備硐室內(nèi)的電子干擾、電磁干擾現(xiàn)象更加嚴(yán)重，采用的機(jī)電設(shè)備需不受潮濕、高溫環(huán)境影響。因此，針對硐室底板變形測量也有別與巷道。

光纖布拉格光柵（FBG）屬于波長調(diào)制型非線性作用的光纖傳感器，除具有普通光纖傳感器尺寸小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾、使用安全可靠等特點(diǎn)外，還具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如：波長調(diào)制型，抗干擾能力強(qiáng)；易于與光纖耦合，耦合損耗小；集“傳”與“感”于一體且具有更強(qiáng)的復(fù)用能力，易于構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)；測量對象廣泛，易于實(shí)現(xiàn)多參數(shù)傳感測量等。正是由于這些其他傳統(tǒng)傳感器無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，使光纖光柵傳感技術(shù)在通信和光纖傳感技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，并在這些應(yīng)用領(lǐng)域中顯示了它的優(yōu)越性、不可替代性和在各個領(lǐng)域的極大應(yīng)用前景。因此，隨著光纖光柵傳感器的商品化和性能的不斷提高，光纖光柵必將在傳感領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的活力，在煤礦安全監(jiān)測中具有廣泛的應(yīng)用前景和重大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

礦山壓力顯現(xiàn)的基本形式包括圍巖的明顯運(yùn)動與支架受力兩個方面。底板的臌起、隆起、層理滑移和裂斷破壞等變形情況是圍巖運(yùn)動的形式表現(xiàn)之一。目前，對底臌的測量多采用收斂計和施工底板錨桿等方法，現(xiàn)有的一種量測巷道底臌變形的錨桿及其方法（專利號200810236317.X），如圖1所示，它由尾部桿件（1）、多節(jié)中部桿件（2）和頭部桿件（3）聯(lián)接組合而成，其中尾部桿件聯(lián)接在多節(jié)桿件的尾部，頭部桿件聯(lián)接在多節(jié)中部桿件的頭部。測量時，將錨桿按序套接，錨入已鉆好的眼孔內(nèi)，尾部桿件外露長度約0.10m，量測尾部桿件至巷頂?shù)母叨龋^測巷道底膨變形情況，實(shí)時連續(xù)量測，當(dāng)巷道底膨變形將整個尾部桿件擠出地面時，旋下尾部桿件，隨著巷道底膨的不斷變形，將露出地面的多節(jié)中部桿件旋下，直至底膨變形停止，累加取下的桿件長度和初始測量至巷頂?shù)母叨龋吹贸鲎罱K巷道底膨的變形量。現(xiàn)有技術(shù)無法適用于井下硐室底板的變形測量，具體表現(xiàn)以下三個方面：首先，現(xiàn)有技術(shù)屬于機(jī)械測量方法，自身密封性差，在惡劣環(huán)境中易損壞；其次，現(xiàn)有技術(shù)讀數(shù)不直觀、易誤讀，測量精度低；最后，現(xiàn)有技術(shù)的安裝過程直接會破壞硐室底板的穩(wěn)定性，影響設(shè)備的安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行。