[發明專利]一種井下充填體溫度分布式監測系統

在審

• 申請號: 201811216987.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109209501A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 尹升華;吳愛祥;陳勛;陳威;嚴榮富;陳順滿;王雷鳴;邵亞建
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F15/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種井下充填體溫度分布式監測系統，屬于礦山膏體充填開采技術領域。該系統包括感溫光纖、數據收集系統、鋁制套管、導熱硅脂、密封膠等。其中，鋁制套管位于充填體鉆孔內；感溫光纖根據測量長度的需要放入鋁制套管中；數據采集系統位于充填體外側，并與感溫光纖相連；導熱硅脂位于鋁制套管中，并且包裹感溫光纖；密封膠位于鋁制套管出口處，主要用于防止交界處散熱。該系統能夠同時精確監測充填體在不同位置、不同水化時間的溫度，并且可以得到實時、在線、連續的監測數據，為膏體性能的分析提供精確依據。

技術領域

本發明涉及礦山膏體充填開采技術領域，特別是指一種井下充填體溫度分布式監測系統。

背景技術

礦山膏體充填材料是多種散體材料(膠結材料、尾砂、粉煤灰、添加劑等)與水復合而成的牙膏狀、無泌水的柱塞狀結構流體。其性質穩定，可通過管道長距離運輸至井下采空區，并能形成一定的強度有效地支撐圍巖，從而控制地表沉陷。膏體材料是整個膏體充填采礦技術的核心，研究材料各項性質的影響因素對膏體技術的推動和發展起著至關重要的作用。近年來，許多科研工作者對膏體在各種環境條件下的性能變化進行了一定的基礎試驗研究。

在研究影響膏體性能各種因素時，溫度往往起著至關重要的作用。在一定范圍內，隨著溫度的升高，水泥與粉煤灰會加快水化反應速率，進而提高充填體的強度。同時，也有研究報道表明，如果持續升高溫度，對水泥的水化反應反而不利，起到抑制作用。因此，通過室內試驗與現場溫度條件相結合，精確研究膏體在不同的設定溫度條件下的性能是膏體理論的基礎。

在實際的礦井采場中，溫度因素主要包括采場溫度、水化溫度、輸送溫度(如管道摩擦產生的溫度)等，并且隨著水化反應的進行，不同時間段內膏體內部的溫度是變化的，所以研究膏體在單一溫度條件下的性能變化遠遠不能與實際情況相匹配。在室內試驗中，溫度因素主要包括養護溫度、室內溫度等。但是，目前一般在室內研究溫度對膏體各項性能的影響時，一般是在一些特定的溫度條件下展開試驗的，如10℃、20℃、25℃、35℃等。這些設定的溫度并沒有完全與現場進行精確的結合，因此，這些試驗數據與現場總是存在著一定程度的偏差，影響了膏體技術的發展。

綜上，監測膏體在實際采場中的溫度顯得尤為重要。但是，目前關于此項技術的報道或研究較少。本發明旨在提出一種用于分布式監測井下充填體溫度的系統，為提高膏體充填設計的精準化提供技術依據。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種井下充填體溫度分布式監測系統。

該系統包括鋁制套管、密封膠、感溫光纖、導熱硅脂和數據收集系統，其中，充填體位于頂板和底板之間，鋁制套管位于充填體鉆孔內；感溫光纖根據測量長度的需要置于鋁制套管中；數據采集系統位于充填體外側，數據采集系統與感溫光纖相連；導熱硅脂位于鋁制套管中，導熱硅脂包裹感溫光纖；密封膠位于鋁制套管出口處，防止交界處散熱。

鋁制套管由兩根以上鋁管通過螺紋首尾連接而成，每根鋁管的長度為1m，實際監測中根據需要計算出所需鋁管的數量。

感溫光纖一端放入鋁制套管內，并被導熱硅脂包裹，在鋁制套管出口處由密封膠進行密封，感溫光纖另一端與數據采集系統相連。

該系統進行監測的方法如下：

S1計算得到所需監測充填體的范圍；

S2利用井下鉆機在充填體內打水平鉆孔；

S3將第一根鋁管放入鉆孔中，并將感溫光纖固定至鋁管的端部，同時將導熱硅脂塞滿鋁管中，使導熱硅脂完全包裹住感溫光纖；

S4接著用S3中所述的同樣的方法將剩余的鋁管連續上緊并送至鉆孔內，形成鋁制套管，記錄鋁管的數量，與鉆孔的長度進行對比驗證。

S5在鋁制套管出口處用密封膠對端部進行密封；

S6在數據采集系統部分開啟電源，開始對數據進行收集；