CN112903558A - 一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置及监测方法，属于岩体力学渗压监测技术领域。装置包括渗压监测管，其有若干个，均水平置于煤柱坝体内，并在水浸影响区内均匀布置；渗压监测管由监测段和线缆段构成；监测段中沿渗压监测管长度方向设有若干渗压监测位，监测段的长度大于所在位置处水浸影响区的长度；渗压监测位处沿渗压监测管周向均布设有若干渗压监测计。本发明通过渗压监测管结构的设置，对管体中的各渗压监测计及线缆提供保护，可适应矿井潮湿、腐蚀等环境，提高本装置的有效使用寿命，且方便工作人员根据“点‑线‑面”监测数据更加直观方便的构建煤柱坝体自身损伤区处的渗压状况，使本装置的监测数据便于分析且准确有效。
Description
技术领域
本发明属于岩体力学渗压监测技术领域，更具体地说，涉及一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置及监测方法。
背景技术
煤矿地下水库工程是煤炭资源开采矿井水资源保护与利用的有效途径，煤柱坝体在长期水浸和动静载叠加环境下的动态监测和有效控制成为煤矿地下水库长期安全运行的关键，其中，动态水压渗流特征对于存在天然缺陷（孔隙、裂隙等）且在水库坝体中占大比例的煤柱坝体影响极大，因此，储水煤柱坝体的持续渗压监测是整个地下水库工程的重要一环。
地下水库煤柱坝体结构由塑性区Ⅰ、弹性核区和塑性区Ⅱ构成，在煤柱坝体一侧设计储存地下水后，其长期处于动态水压作用条件下产生了形状类似“靴型”的水浸影响区，针对该处区域，需要渗压监测装置进行监测。
目前，国内多数光纤光栅渗压监测系统运用范围仅限于地面建筑类行业，很少用于煤炭资源井工开采期间煤柱稳定性的监控和预警，且建筑行业的渗压监测系统多数均为通过浇筑或预先埋设于指定区域，极少涉及对已有工程结构进行后期在线监测的案例；另外，针对目前的渗压监测装置来说主要存在以下问题：（1）人为施工因素导致监测数据丢失、线路失联、反应迟钝等问题；（2）监测点位可采数据离散性较强；（3）同一监测水平线上的监测点位通过各自的光纤线路间隔分布，监测点位间缺少联络，等。
综上，传统光纤光栅监测装置与监测数据采集方式较为局限，监测装置布置不能满足复杂应力与水浸耦合环境下煤柱坝体精准化、智能化在线监测和数据处理。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，包括
渗压监测管，其有若干个，均水平置于煤柱坝体内，并在水浸影响区内均匀布置；
所述渗压监测管由监测段和线缆段构成；
所述监测段中沿渗压监测管长度方向设有若干渗压监测位，监测段的长度大于其所在位置处水浸影响区的长度；
所述渗压监测位处沿渗压监测管周向均布设有若干渗压监测计；
所述线缆段中布置线缆。
根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，所述渗压监测计为光纤光栅渗压计，其包括：
外壳体，其为两端开口的中空壳体；
透水石基座，其内设于外壳体一端，透水石基座内嵌设有透水石；
光纤光栅腔体，其内设于外壳体另一端，光纤光栅腔体内设置有感压光纤光栅；
感压膜片，其为弹性片，置于透水石基座与光纤光栅腔体间，感压膜片中心与感压光纤光栅的一端部固定；还包括，
初始应力调节器，其为可调螺栓，贯穿外壳体并与外壳体螺接，初始应力调节器一端部与感压膜片边缘固定。
根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，所述渗压监测管内还包括：
主光纤，其沿渗压监测管长度方向布置，由铠装固定结构固定于渗压监测管中部；
分光器，其布置于每处渗压监测位，将主光纤分成多路分支光纤对应各渗压监测计，分支光纤与对应渗压监测计的感压光纤光栅连接。
根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，所述渗压监测管沿煤柱坝体长度方向布置。
根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，所述渗压监测管沿竖直方向均匀布置有多层，每层均匀布置有多个。
根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，可选地，还包括：
光电信号交换单元，其接收各渗压监测管传递的光信号并转换为电信号传输至渗压信息分析单元；
渗压信息分析单元，其接收光电信号交换单元传输的电信号，并将各渗压监测位对应的电信号整合为该区域的渗压数据监测阵列，并向井下数据采集单元传输；
井下数据采集单元，其接收渗压信息分析单元传输的数据，将各渗压监测位的数据统一收集后传输至工业以太网；
工业以太网，其接收井下数据采集单元传输的数据，并将数据传输至井上数字信号处理单元；
井上数字信号处理单元，其接收工业以太网传输的数据，并通过可视化数据处理软件将渗压危险区域标注在地下水库煤柱坝体结构图中；
煤矿调度中心，其将井上数字信号处理单元的处理结果呈现在人机交互界面上，并能发出调用命令控制渗压监测管开始监测或停止监测。
根据本发明的另一方面，提供了一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测方法，步骤如下：
一、渗压监测管设置：沿煤柱坝体长度方向水平贯穿开设若干通孔，将渗压监测管置于其中，并使渗压监测管的监测段的长度大于对应位置处水浸影响区的长度；
二、渗压监测：各渗压监测位的光信号通过主光纤传输至光电信号交换单元，被转换为电信号后传递至渗压信息分析单元；渗压信息分析单元将处于同一纵截面的每处渗压监测位对应的电信号整合为该区域的渗压数据监测阵列，并传输至井下数据采集单元；井下数据采集单元将各渗压监测位的数据统一收集后传输至工业以太网；工业以太网将数据传输至井上数字信号处理单元；井上数字信号处理单元通过可视化数据处理软件将渗压危险区域标注在地下水库煤柱坝体结构图中，并最终呈现在煤矿调度中心的人机交互界面上。
根据本发明实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测方法，可选地，同一处渗压监测位的各渗压监测计采集的数据在渗压信息分析单元中求平均数后作为该处渗压监测位的渗压数据。
有益效果
相比于现有技术，本发明至少具有如下有益效果：
（1）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，通过渗压监测管结构的设置，可以对管体中的各渗压监测计及线缆提供保护，可适应矿井潮湿、腐蚀等环境，提高本装置的有效使用寿命；
（2）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，渗压监测管中的各渗压监测计按照一定规律设置，使得本装置在监测过程中能获取水浸影响区不同纵截面处的面域渗压数据，同时也能获得同一水平监测线上的线渗压数据，以及各渗压监测位的点渗压数据，进而方便工作人员根据“点-线-面”监测数据更加直观方便的构建煤柱坝体自身损伤区处的渗压状况，使本装置的监测数据便于分析且准确有效；
（3）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，每处渗压监测位上均布置若干渗压监测计，使该监测位置处的渗压数据的获取更加真实可靠；
（4）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，监测段的长度大于该处位置水浸影响区的长度，由此，多处的监测段形成形状类似于梯形体的渗压监测区，对水浸影响区形成了全覆盖，由此能保证监测的渗压数据更加全面，确保能将煤柱坝体在水浸影响下的自身损伤区形成全面的监测；
（5）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，采用光纤光栅渗压计作为本装置中的渗压监测计，通过具有传输感知能力的光纤对煤柱坝体内部的渗透水压进行实时监测，能在保证监测数据稳定性和精确性的基础上，避免井下产生用电火花，不受静电、电磁及无线电频率干扰；
（6）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，在常规的光纤光栅渗压计的结构上作出改进，增设了初始应力调节器，通过此调节器，可以使感压膜片产生不同的初始轴向压力，使其接受到的分支光信号产生的反射光初始中心波长分离，借此可以便于区分同一渗压监测管中不同的渗压监测计的光纤光栅渗压信号，便于后续对采集到的渗压数据的区分及处理操作；
（7）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，渗压监测管中由主光纤和多个分光器及渗压监测计组成，大大简化了整个监测线路的布置形式，且将光信号以并联的方式连接有效保持信号的同一性和集中性，使得本装置能更方便、快捷的完成信号传输与收集；
（8）本发明的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，配合设有光电信号交换单元、渗压信息分析单元、井下数据采集单元、工业以太网、井上数字信号处理单元及煤矿调度中心，实现了井上和井下的远距离、多环境传输，具备与地面工业组网形成系统连接的能力，并可将光/电信号进行转换传输、监测预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1示出了地下水库整体空间结构图；
图2示出了煤柱坝体立体结构图；
图3示出了布置有本发明监测装置的煤柱坝体立体结构图；
图4示出了煤柱坝体剖面图；
图5示出了水浸影响区及渗压监测区剖面图；
图6示出了纵截面处渗压监测数据阵列示意图；
图7示出了本发明的渗压监测管立体图；
图8示出了渗压监测位处的渗压监测管剖视图；
图9示出了本发明的渗压监测计剖视图；
图10示出了实施例4的监测装置示意图；
附图标记：
1、渗压监测管；10、渗压监测位；100、监测段；110、线缆段；101、渗压监测区；
2、渗压监测计；20、外壳体；21、透水石基座；210、透水石；22、光纤光栅腔体；220、感压光纤光栅；23、感压膜片；24、初始应力调节器；25、固定件；26、密封圈；
3、主光纤；30、铠装固定结构；
4、分光器；40、分支光纤；
1000、煤柱坝体；1001、塑性区Ⅰ；1002、弹性核区；1003、塑性区Ⅱ；1010、水浸影响区；1011、水浸区纵截面；
2000、光电信号交换单元；
3000、渗压信息分析单元；
4000、井下数据采集单元；
5000、工业以太网；
6000、井上数字信号处理单元；
7000、煤矿调度中心。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
实施例1
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，包括
渗压监测管1，其有若干个，均水平置于煤柱坝体1000内，并在水浸影响区1010内均匀布置；
所述渗压监测管1由监测段100和线缆段110构成；
所述监测段100中沿渗压监测管1长度方向设有若干渗压监测位10，监测段100的长度大于其所在位置处水浸影响区1010的长度；
所述渗压监测位10处沿渗压监测管1周向均布设有若干渗压监测计2；
所述线缆段110中布置线缆。
地下水库煤柱坝体1000处整体空间结构如图1所示，在煤层开采期间，煤柱坝体1000受到多个开采工作面的累积采动影响，使煤柱坝体1000除了自身地质赋存过程产生的如孔隙、裂缝等初始缺陷外，再次形成了动静载累积影响区，该处区域位于整个煤柱坝体1000的两端位置，使得煤柱坝体1000结构分成了如图2所示的塑性区Ⅰ1001、弹性核区1002和塑性区Ⅱ1003的形式，当煤柱坝体1000的一侧设计储存地下水后，在长期处于动态水压作用的条件下，产生了形状如同“靴型”的水浸影响区1010，煤柱坝体1000长期处于水浸作用下，自身损伤区需要及时且有效的进行渗压监测，鉴于现有的渗压监测装置或监测方法，在应用于煤柱坝体1000环境监测中时的诸多不足，如：人为施工因素导致监测数据丢失、线路失联、反应迟钝；渗压监测计为单一、独立个体，缺少信息互补和数据校验功能；监测点位可采数据离散性较强；监测点位间缺少联络等问题，本实施例设计了一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，在保证监测数据稳定性和精确性的基础上，可适应矿井潮湿、腐蚀等环境，避免了诸多影响因素的干扰。
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置如图3所示，在煤柱坝体1000中水浸影响区1010所处的位置高度处水平开设贯穿通孔，在通孔中设置渗压监测管1，若干渗压监测管1均匀布满水浸影响区1010所处的位置高度处，渗压监测管1为中空管体，有若干根，每根渗压监测管1均由监测段100和线缆段110两部相连分组成，监测段100中设置有若干渗压监测计2，线缆段110中容纳有连接这些渗压监测计2的线缆。
监测段100中的渗压监测计2按照一定的规律设置：沿着监测段100的长度方向，相隔固定距离便设置一处渗压监测位10，各渗压监测管1中的渗压监测位10设置距离间隔均相同，若干渗压监测计2设置在每处渗压监测位10中，每处渗压监测位10中均沿渗压监测管1周向均布设有若干渗压监测计2；按照如此设置规律，当各渗压监测管1在煤柱坝体1000中布置好后，各渗压监测管1中相对位置相同的渗压监测位10会沿着煤柱坝体1000纵截面的方向形成渗压监测阵列，如图6所示，在一水浸区纵截面1011处均布着若干渗压监测位10，由此能有效获取该处纵截面的渗压数据结果，通过每根渗压监测管1的监测段100可以有效获得一条水平监测线上的渗压数据结果，通过各渗压监测计2可以获得各监测点的渗压数据结果，而每处渗压监测位10有不止一个渗压监测计2进行渗压数据获取，因此该处的渗压数据也更为可靠。
进一步地，本实施例中渗压监测管1沿煤柱坝体1000长度方向布置，渗压监测管1沿竖直方向均匀布置有多层，每层均匀布置有多个，监测段100的长度大于其所在位置处水浸影响区1010的长度，由于水浸影响区1010形状类似于靴型，在不同的高度位置处，水浸影响区1010在水平方向上的长度不同，本实施例监测段100的长度大于该处位置水浸影响区1010的长度，由此，多处的监测段100形成形状类似于梯形体的渗压监测区101，如图3、图4和图5所示，渗压监测区101对水浸影响区1010形成了全覆盖，由此能保证监测的渗压数据更加全面，确保能将煤柱坝体1000在水浸影响下的自身损伤区形成全面的监测。
实施例2
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，在实施例1的基础上做进一步改进，所述渗压监测计2为光纤光栅渗压计，其包括：
外壳体20，其为两端开口的中空壳体；
透水石基座21，其内设于外壳体20一端，透水石基座21内嵌设有透水石210；
光纤光栅腔体22，其内设于外壳体20另一端，光纤光栅腔体22内设置有感压光纤光栅220；
感压膜片23，其为弹性片，置于透水石基座21与光纤光栅腔体22间，感压膜片23中心与感压光纤光栅220的一端部固定；还包括，
初始应力调节器24，其为可调螺栓，贯穿外壳体20并与外壳体20螺接，初始应力调节器24一端部与感压膜片23边缘固定。
本实施例采用光纤光栅渗压计作为本装置中的渗压监测计2，通过具有传输感知能力的光纤对煤柱坝体1000内部的渗透水压进行实时监测，能在保证监测数据稳定性和精确性的基础上，避免井下产生用电火花，可适应矿井潮湿、腐蚀等环境，且不受静电、电磁及无线电频率干扰；本实施例的光纤光栅渗压计结构及原理基本同现有技术中的光纤光栅渗压计，外壳体20设有防水涂层，外壳体20一端内安装透水石基座21用于将透水石210固定，透水石210感知水压作用并传输至感压膜片23，外壳体20另一端内安装光纤光栅腔体22用于固定感压光纤光栅220，感压光纤光栅220的一端通过固定件25固定在光纤光栅腔体22中并与分支光纤40连接，在透水石210和感压光纤光栅220之间设置有感压膜片23，感压膜片23的中心与感压光纤光栅220的一端部固定连接，在透水石基座21和光纤光栅腔体22的外侧均设置有密封圈26，防止液体伸入内部。
本实施例与常规的光纤光栅渗压计的不同之处在于本实施例中加设了初始应力调节器24，初始应力调节器24为可调螺栓，设有两个，两初始应力调节器24对称布置，初始应力调节器24贯穿外壳体20且与外壳体20螺接，且初始应力调节器24与感压膜片23的两端部固定连接，如图9所示，通过旋拧初始应力调节器24，可以使感压膜片23产生不同的初始轴向压力，使其接受到的分支光信号产生的反射光初始中心波长分离，在感压膜片23监测前形成指定频率的可视化检测信号，可作为基础检测信号用于对比后测信号，借此可以便于区分同一渗压监测管1中不同的渗压监测计2的光纤光栅渗压信号，便于后续对采集到的渗压数据的区分及处理操作。
当渗压监测计2采用光纤光栅渗压计时，线缆段110中的线缆应为光纤光栅。
实施例3
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，在实施例2的基础上做进一步改进，所述渗压监测管1内还包括：
主光纤3，其沿渗压监测管1长度方向布置，由铠装固定结构30固定于渗压监测管1中部；
分光器4，其布置于每处渗压监测位10，将主光纤3分成多路分支光纤40对应各渗压监测计2，分支光纤40与对应渗压监测计2的感压光纤光栅220连接。
本实施例的渗压监测管1如图7和图8所示，线缆段110中主要通过铠装固定结构30固定有主光纤3，至监测段100后，在每处渗压监测位10处，主光纤3通过分光器4，分出多路分支光纤40，分别与各渗压监测计2连接，主光纤3中的光信号到达每个渗压监测位10后，在分光器4作用下将光信号分为多路，其中一路继续向下一处渗压监测位10，其余路分别通过各分支光纤40进入不同的渗压监测计2；通过本实施例的结构及布置方法，可以大大的简化监测装置的线路布置形式，且将光信号以并联的方式连接有效保持信号的同一性和集中性，使得本装置能更方便、快捷的完成信号传输与收集。
进一步地，本实施例的分光器4为“1-4”分光器，即一处分光器4能将诸光路3上传来的一条光信号分成四路，其中三路通过分支光纤40与该处渗压监测位10上设置的三个渗压监测计2连接，另一路则继续向前传输至下一个渗压监测位10上的分光器4上；更具体地说，本实施例中渗压监测管1的直径为3~5cm，此直径的渗压监测管1布置在煤柱坝体1000中并不会影响煤柱坝体1000结构稳定性，在此直径的渗压监测管1中，每处渗压监测位10上布置的光纤光栅渗压计的数量为三个，即能保证该处渗压数据监测的可靠性，再多的布置数量受到渗压监测管1内空间限制，再少的布置数量会影响渗压数据获取的可靠性。
实施例4
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，在实施例3的基础上做进一步改进，还包括：
光电信号交换单元2000，其接收各渗压监测管1传递的光信号并转换为电信号传输至渗压信息分析单元3000；
渗压信息分析单元3000，其接收光电信号交换单元2000传输的电信号，并将各渗压监测位10对应的电信号整合为该区域的渗压数据监测阵列，并向井下数据采集单元4000传输；
井下数据采集单元4000，其接收渗压信息分析单元3000传输的数据，将各渗压监测位10的数据统一收集后传输至工业以太网5000；
工业以太网5000，其接收井下数据采集单元4000传输的数据，并将数据传输至井上数字信号处理单元6000；
井上数字信号处理单元6000，其接收工业以太网5000传输的数据，并通过可视化数据处理软件将渗压危险区域标注在地下水库煤柱坝体结构图中；
煤矿调度中心7000，其将井上数字信号处理单元6000的处理结果呈现在人机交互界面上，并能发出调用命令控制渗压监测管1开始监测或停止监测。
如图10所示，本实施例中，各渗压监测管1、光电信号交换单元2000、渗压信息分析单元3000和井下数据采集单元4000布置于井下，井上数字信号处理单元6000和煤矿调度中心7000位于井上，井上和井下的数据传输通过工业以太网5000进行。
本实施例的光电信号交换单元2000主要作用就是进行光信号和电信号的相互转换，当需要进行监测时，光电信号交换单元2000能将自井上发出的调用监测命令的电信号转化为光信号，沿着各路主光纤3传输至各渗压监测计2，而对于各渗压监测计2获取的光信号形式的渗压数据，通过光电信号交换单元2000转化为电信号，传输至渗压信息分析单元3000；更具体地说，本实施例的光电信号交换单元2000采用英诺科技的SRA-M200-04 光纤光栅分析仪。
渗压信息分析单元3000利用每个渗压监测计2的初始应力调节器24调节的初始波长不同，区分处不同位置的渗压数据，并将处于相同纵截面的各处渗压监测位10的监测数据整合为该面域的数据阵列后发送到井下数据采集单元4000；渗压信息分析单元3000还能将井上传来的调用监测命令的电信号传递给光电信号交换单元2000；更具体地说，本实施例的渗压信息分析单元3000也为英诺科技的SRA-M200-04 光纤光栅分析仪，在此光纤光栅分析仪中，光信号被处理为编码好的电信号，并直接将电信号传送给下一级，且光信号中的渗压信息能被分析量化，光纤光栅分析仪能兼有完成信息分析和光电转换的功能；同时此光纤光栅分析仪向上位机发送RS485标准的输出，RS485标准为主从式通信网络，即为一个上位机通过RS485总线下接多个光纤光栅分析仪，上位机通过总线直接与多个光纤光栅分析仪进行应答式信息交互（即上位机申请一次数据，分析仪发送一次数据），光纤光栅分析仪将光信号采集分析后将信号传输入总线发给上位机。
井下数据采集单元4000将渗压信息分析单元3000整合的各面域的数据阵列统一汇总后，发送到工业以太网5000，由工业以太网5000传送到井上的井上数字信号处理单元6000；井下数据采集单元4000还能将井上传来的调用监测命令的电信号传递给渗压信息分析单元3000；更具体地说，本实施例的井下数据采集单元4000可采用华科电气的KJJ127矿用隔爆兼本安型网络交换机，其为服务器，接收渗压信息分析单元3000通过RS485总线发送的输出。
井上数字信号处理单元6000根据工业以太网5000传来的由井下数据采集单元4000采集的煤柱坝体1000水浸影响区1010的各不同纵截面的监测数据阵列，利用可视化数据处理软件，如腾讯云图等，在可视的立体化的煤柱坝体1000结构图中，根据不同面域监测数据阵列的数据，将不同位置的渗压信息标明，并显示出渗压危险区域，然后将可视化的处理结果传输至煤矿调度中心7000的人机交互界面上，供工作人员直观的观察分析；井上数字信号处理单元6000还能将煤矿调度中心7000传来的调用监测命令的电信号传递给工业以太网5000，进而传递给井下数据采集单元4000。
通过本实施例的各单元间的配合，实现了井上和井下的远距离、多环境传输，具备与地面工业组网形成系统连接的能力，并可将光/电信号进行转换传输、监测预警。
实施例5
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测方法，步骤如下：
一、渗压监测管设置：沿煤柱坝体1000长度方向水平贯穿开设若干通孔，将渗压监测管1置于其中，并使渗压监测管1的监测段100的长度大于对应位置处水浸影响区1010的长度；
二、渗压监测：各渗压监测位10的光信号通过主光纤3传输至光电信号交换单元2000，被转换为电信号后传递至渗压信息分析单元3000；渗压信息分析单元3000将处于同一纵截面的每处渗压监测位10对应的电信号整合为该区域的渗压数据监测阵列，并传输至井下数据采集单元4000；井下数据采集单元4000将各渗压监测位10的数据统一收集后传输至工业以太网5000；工业以太网5000将数据传输至井上数字信号处理单元6000；井上数字信号处理单元6000通过可视化数据处理软件将渗压危险区域标注在地下水库煤柱坝体结构图中，并最终呈现在煤矿调度中心7000的人机交互界面上。
通过本实施例的监测方法，实现了井上和井下远距离的数据传输，同时将井下煤柱坝体1000的渗压数据直观可视化的呈现，便于工作人员进行分析。
实施例6
本实施例的地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测方法，在实施例5的基础上做进一步改进，同一处渗压监测位10的各渗压监测计2采集的数据在渗压信息分析单元3000中求平均数后作为该处渗压监测位10的渗压数据。
由于每处渗压监测位10均设有多个渗压监测计2，本实施例以每处渗压监测位10设置三个渗压监测计为例，在渗压信息分析单元3000收到的每处渗压监测位10处均会有三个渗压数据，分别为a1、a2和a3，渗压信息分析单元3000将该处的数据做出求平均数处理，即得到a=(a1+a2+a3)/3，将a作为该处渗压监测位10的渗压数据，通过此处理，可保证每处渗压监测位10的渗压数据的准确可靠性。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，其特征在于：包括
渗压监测管，其有若干个，均水平置于煤柱坝体内，并在水浸影响区内均匀布置；
所述渗压监测管由监测段和线缆段构成；
所述监测段中沿渗压监测管长度方向设有若干渗压监测位，监测段的长度大于其所在位置处水浸影响区的长度；
所述渗压监测位处沿渗压监测管周向均布设有若干渗压监测计；
所述线缆段中布置线缆。
2.根据权利要求1所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，其特征在于，所述渗压监测计为光纤光栅渗压计，其包括：
外壳体，其为两端开口的中空壳体；
透水石基座，其内设于外壳体一端，透水石基座内嵌设有透水石；
光纤光栅腔体，其内设于外壳体另一端，光纤光栅腔体内设置有感压光纤光栅；
感压膜片，其为弹性片，置于透水石基座与光纤光栅腔体间，感压膜片中心与感压光纤光栅的一端部固定；还包括，
初始应力调节器，其为可调螺栓，贯穿外壳体并与外壳体螺接，初始应力调节器一端部与感压膜片边缘固定。
3.根据权利要求2所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，其特征在于，所述渗压监测管内还包括：
主光纤，其沿渗压监测管长度方向布置，由铠装固定结构固定于渗压监测管中部；
分光器，其布置于每处渗压监测位，将主光纤分成多路分支光纤对应各渗压监测计，分支光纤与对应渗压监测计的感压光纤光栅连接。
4.根据权利要求3所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，其特征在于：所述渗压监测管沿煤柱坝体长度方向布置。
5.根据权利要求4所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，其特征在于：所述渗压监测管沿竖直方向均匀布置有多层，每层均匀布置有多个。
6.根据权利要求5所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，其特征在于，还包括：
光电信号交换单元，其接收各渗压监测管传递的光信号并转换为电信号传输至渗压信息分析单元；
渗压信息分析单元，其接收光电信号交换单元传输的电信号，并将各渗压监测位对应的电信号整合为该区域的渗压数据监测阵列，并向井下数据采集单元传输；
井下数据采集单元，其接收渗压信息分析单元传输的数据，将各渗压监测位的数据统一收集后传输至工业以太网；
工业以太网，其接收井下数据采集单元传输的数据，并将数据传输至井上数字信号处理单元；
井上数字信号处理单元，其接收工业以太网传输的数据，并通过可视化数据处理软件将渗压危险区域标注在地下水库煤柱坝体结构图中；
煤矿调度中心，其将井上数字信号处理单元的处理结果呈现在人机交互界面上，并能发出调用命令控制渗压监测管开始监测或停止监测。
7.一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测方法，其特征在于，基于权利要求5所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测装置，步骤如下：
一、渗压监测管设置：沿煤柱坝体长度方向水平贯穿开设若干通孔，将渗压监测管置于其中，并使渗压监测管的监测段的长度大于对应位置处水浸影响区的长度；
二、渗压监测：各渗压监测位的光信号通过主光纤传输至光电信号交换单元，被转换为电信号后传递至渗压信息分析单元；渗压信息分析单元将处于同一纵截面的每处渗压监测位对应的电信号整合为该区域的渗压数据监测阵列，并传输至井下数据采集单元；井下数据采集单元将各渗压监测位的数据统一收集后传输至工业以太网；工业以太网将数据传输至井上数字信号处理单元；井上数字信号处理单元通过可视化数据处理软件将渗压危险区域标注在地下水库煤柱坝体结构图中，并最终呈现在煤矿调度中心的人机交互界面上。
8.根据权利要求7所述的一种地下水库煤柱坝体损伤区渗压监测方法，其特征在于：同一处渗压监测位的各渗压监测计采集的数据在渗压信息分析单元中求平均数后作为该处渗压监测位的渗压数据。
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