基于光纖光柵鉆孔應力計的圍巖應力在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵鉆孔應力計的圍巖應力在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，在圍巖布置若干測點，把光纖光柵鉆孔應力計安裝在圍巖壁鉆孔中，將光纖連接頭與光纖連接，光纖接入礦用光纜直通地面，與光纖光柵解調儀相連接；光纖光柵解調儀與將光信號解調為數(shù)字信號并傳輸至計算機進行實時監(jiān)控及分析處理，并根據(jù)光柵受力特征提供了溫度補償條件下圍巖軸向應力及橫向應力的分析處理方法。其優(yōu)點是：設備安裝簡單，使用壽命長，適于普遍推廣應用；井下不需供電，不存在電信號和電子器件，現(xiàn)場安全；采用全光測量和光纖傳輸，極大地提高了監(jiān)測精度，可有效避免復雜惡劣環(huán)境下電磁干擾的影響；能及時提供圍巖應力監(jiān)測結果，利于指導現(xiàn)場生產及科研工作。
【專利說明】基于光纖光柵鉆孔應カ計的圍巖應力在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應カ在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，具體是ー種基于光纖光柵鉆孔應カ計的圍巖應力在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著采礦技術的不斷提高和開采深度的不斷増加，礦山壓力顯現(xiàn)所造成的災害也越來越嚴重，如頂板冒落、巷道變形、沖擊礦壓等事故頻繁發(fā)生，給我國的煤礦業(yè)造成了巨大的損失，嚴重影響了從業(yè)人員的生命安全和礦井生產。因此，作為礦井安全生產重要保障手段之一的圍巖應力監(jiān)測越來越受到重視，對監(jiān)測的準確性、可靠性及在線監(jiān)測能力的要求也越來越高。如果建立一個先進的圍巖應カ在線監(jiān)測預警系統(tǒng)，就能有效地預防和減少礦壓事故的發(fā)生。
[0003]雖然目前國內外在人工智能化監(jiān)測領域已經取得一定發(fā)展，但現(xiàn)有的礦壓監(jiān)測方法普遍具有以下缺點:1、易受電磁干擾和外界環(huán)境干擾，監(jiān)測精度不好；2、不防潮，可靠性低，監(jiān)測效率不高，傳感元件壽命短；3、無法對監(jiān)測進行遠程監(jiān)控，不能實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和長期監(jiān)測。

【發(fā)明內容】

[0004]技術問題:為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種基于光纖光柵鉆孔應力計的圍巖應カ在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，解決目前礦壓監(jiān)測存在的:1、易受電磁干擾和外界環(huán)境干擾，監(jiān)測精度不好；2、不防潮，可靠性低，監(jiān)測效率不高，傳感元件壽命短；3、無法對監(jiān)測進行遠程監(jiān)控，不能實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和長期監(jiān)測的問題。
[0005]技術方案:本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn):
[0006]—種基于光纖光柵鉆孔應力計的圍巖應カ在線監(jiān)測包括系統(tǒng)和方法，
[0007]所述的系統(tǒng)包括:光纖光柵鉆孔應カ計、光纖連接頭、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調儀和計算機；在光纖光柵鉆孔應カ計的尾部連接有光纖連接頭，光纖連接頭通過光纖和礦用光纜與光纖光柵解調儀的輸入端連接，光纖光柵解調儀的輸出端與計算機連接；所述的光纖光柵鉆孔應カ計內包括有多組光纖光柵，每組光纖光柵由ー個軸向應變光柵、ー個橫向應變光柵和ー個溫度光柵組成。
[0008]所述的方法通過下列步驟實現(xiàn):
[0009]A、用鉆孔機在巷道圍巖中垂直巷道壁鉆孔，鉆孔直徑比光纖光柵鉆孔應力計的直徑約大2-4mm，將錨固劑送入鉆孔前端，把光纖光柵鉆孔應カ計按垂直或水平的方向安裝在鉆孔中，并與錨固劑充分錨固；將光纖連接頭引出鉆孔的外部并與光纖連接，將鉆孔用水泥砂漿封孔；光纖接入礦用光纜，將光信號傳遞至地面光纖光柵解調儀，解調后信號傳輸至計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)得到軸向應變光柵、橫向應變光柵和溫度光柵的中心波長漂移量；
[0010]B、對軸向應變光柵和溫度光柵的中心波長數(shù)據(jù)進行如下處理以得到軸向應變量:
【權利要求】
1.一種基于光纖光柵鉆孔應力計的圍巖應カ在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括:光纖光柵鉆孔應カ計、光纖連接頭、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調儀和計算機；在光纖光柵鉆孔應カ計的尾部連接有光纖連接頭，光纖連接頭通過光纖和礦用光纜與光纖光柵解調儀的輸入端連接，光纖光柵解調儀的輸出端與計算機連接；所述的光纖光柵鉆孔應力計內包括有多組光纖光柵，每組光纖光柵由ー個軸向應變光柵、ー個橫向應變光柵和ー個溫度光柵組成。
2.—種權利要求1所述的基于光纖光柵鉆孔應カ計的圍巖應力在線監(jiān)測系統(tǒng)的方法，其特征在于:所述的方法通過下列步驟實現(xiàn): A、用鉆孔機在巷道圍巖中垂直巷道壁鉆孔，鉆孔直徑比光纖光柵鉆孔應カ計的直徑約大2-4mm，將錨固劑送入鉆孔前端，把光纖光柵鉆孔應カ計按垂直或水平的方向安裝在鉆孔中，并與錨固劑充分錨固；將光纖連接頭引出鉆孔的外部并與光纖連接，將鉆孔用水泥砂漿封孔；光纖接入礦用光纜，將光信號傳遞至地面光纖光柵解調儀，解調后信號傳輸至計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)得到軸向應變光柵、橫向應變光柵和溫度光柵的中心波長漂移量； B、對軸向應變光柵和溫度光柵的中心波長數(shù)據(jù)進行如下處理以得到軸向應變量:
【文檔編號】G01L1/24GK103454020SQ201310358444
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權日:2013年8月15日
【發(fā)明者】方新秋, 劉曉寧, 梁敏富 申請人:中國礦業(yè)大學