CN114320472B - 一种矿井水灾水位感知与探测装置 - Google Patents
一种矿井水灾水位感知与探测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114320472B CN114320472B CN202111668553.0A CN202111668553A CN114320472B CN 114320472 B CN114320472 B CN 114320472B CN 202111668553 A CN202111668553 A CN 202111668553A CN 114320472 B CN114320472 B CN 114320472B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- mine
- water level
- roadway
- flood
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims 2
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
本发明公开了一种矿井水灾水位感知与探测装置，包括光纤、向光纤发送光脉冲的光源装置和处理光纤返回信号的信号处理装置，所述光纤布置在矿井巷道壁上，且光纤呈正弦波或三角波形状沿矿井巷道延伸。本发明矿井水灾水位感知与探测装置，其能在井下发生水灾断电后，通过沿矿井巷道布置的呈正弦波或三角波形状的光纤来感测矿井全域水情及水位情况，避免了现有煤矿水灾监测装置在井下断电后无法工作的技术问题。且本发明矿井水灾水位感知与探测装置能对矿井巷道全域进行探测，探测范围广。
Description
技术领域
本发明涉及水位探测技术领域，特别涉及一种对矿井水灾后水位进行探测的装置。
背景技术
煤炭是重要的战略能源，煤矿开采中随着优质浅埋藏煤层开采殆尽，煤矿开采进入深部，煤矿灾害频率会随之增加。
目前煤矿灾害监测主要是电感式、点式监测为主，但矿井水灾将引发井下通讯瘫痪、供电中断，监测设备将会失去作用，导致无法探测井下水情以及各个巷道水位情况。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种矿井水灾水位感知与探测装置，以解决在井下发生水灾电源被切断情况下，对矿井巷道全域进行水情感知及水位探测的技术问题。
本发明矿井水灾水位感知与探测装置，包括光纤、向光纤发送光脉冲的光源装置和处理光纤返回信号的信号处理装置，所述光纤布置在矿井巷道壁上，且光纤呈正弦波或三角波形状沿矿井巷道延伸。
进一步，所述光纤的波峰靠近巷道的顶部，光纤的波谷靠近巷道的底部。
进一步，所述光纤外包覆有对温度敏感的金属层。
本发明的有益效果：
本发明矿井水灾水位感知与探测装置，其能在井下发生水灾断电后，通过沿矿井巷道布置的呈正弦波或三角波形状的光纤来感测矿井全域水情及水位情况，避免了现有煤矿水灾监测装置在井下断电后无法工作的技术问题。且本发明矿井水灾水位感知与探测装置能对矿井巷道全域进行探测，探测范围广。
附图说明
图1为矿井水灾水位感知与探测装置的立体结构示意图。
图2为光纤温度传感原理图；
图3为由信号处理装置得到的温度变化与光纤距离的曲线关系图；
图4为水位高度计算原理图。
具体实施方式
本实施例矿井水灾水位感知与探测装置，包括光纤1、向光纤发送光脉冲的光源装置2和处理光纤返回信号的信号处理装置3，所述光纤布置在矿井巷道壁上，且光纤呈正弦波或三角波形状沿矿井巷道延伸。
本实施例中，所述光纤的波峰靠近巷道的顶部，光纤的波谷靠近巷道的底部，能更全面的探测出巷道内的水位情况。当然在具体实施中，光纤的波峰距离巷道的顶部的位置和光纤的波谷距离巷道底部的位置可根据需要调整。
作为对上述实施例的改进，所述光纤外包覆有对温度敏感的金属层，本改进使得光纤能对温度更敏感。
本实施例矿井水灾水位感知与探测装置，其利用光纤探测巷道水位的原理如下：
利用光纤探测温度的原理是已知的，基本原理如下：
式中，R(T)为温度变化，Is和Ias分别为斯托克斯光的强度和反斯托克斯光的强度，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，△v为拉曼频移，T为绝对温度，Vs、Vas分别为斯托克斯光的散射频率和反斯托克斯光的散射频率。
先通过光源装置2向光纤发射光脉冲，再通过信号处理装置3对光纤传回的反射光信号进行处理。本实施例中信号处理装置3具体为分布式光纤测温系统。信号处理装置3对方向传回的信号进行处理后，能得到温度突变信号与光纤距离的关系，如附图3所示，再结合已知的光纤在巷道壁上的布置位置结构和巷道自身结构，即可计算得到巷道中的水位。
例如若该温度突变信号产生在水平巷道中，则根据所选择的温度突变信号的波形起点对应的光纤距离L1和波形终点对应的光纤距离L2，通过公式L＝L1-L2计算得到巷道壁上因被水淹没而产生该温度突变信号的光纤段的长度L，再根据公式计算得到该温度突变信号所对应巷道部位的水位高度H，式中h1为产生该温度突变信号的巷道壁上光纤的波形底部距巷道底面的高度，h2为产生该温度突变信号的巷道的底面距水位为0的基准平面的高度，θ为光纤在巷道壁上的布置倾角。
又如若该温度突变信号产生在倾斜巷道中，则根据该温度突变信号的波形波形终点对应的光纤距离L3和该倾斜巷道低端对应的光纤距离L4，并根据公式L5＝(L3-L4)×cosθ计算得到被水淹没的倾斜巷道的长度L5,再根据公式H1＝L5×sinα+h3即可得到倾斜巷道中的水位H1，h3倾斜巷道的低端距水位为0的基准平面的高度。
本实施例中矿井水灾水位感知与探测装置，能在井下发生水灾断电后，通过沿矿井巷道布置的呈正弦波或三角波形状的光纤来感测矿井全域水情及水位情况，避免了现有煤矿水灾监测装置在井下断电后无法工作的技术问题。且本实施例中矿井水灾水位感知与探测装置能对矿井巷道全域进行探测，探测范围广。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种矿井水灾水位感知与探测装置的使用方法，所述矿井水灾水位感知与探测装置包括光纤、向光纤发送光脉冲的光源装置和处理光纤返回信号的信号处理装置，其特征在于：所述光纤布置在矿井的巷道壁上，且光纤呈正弦波或三角波形状沿巷道延伸，所述光纤的波峰靠近巷道的顶部，光纤的波谷靠近巷道的底部；所述方法包括：在矿井发生水灾断电后，通过矿井水灾水位感知与探测装置来感测矿井全域水情及水位情况，先通过光源装置向光纤发射光脉冲，再通过信号处理装置对光纤传回的反射光信号进行处理；信号处理装置对光纤传回的反射光信号进行处理后，得到温度突变信号与光纤距离的关系，再结合已知的光纤在巷道壁上的布置位置结构和巷道自身结构，计算得到巷道中的水位；当该温度突变信号产生在水平巷道中，则根据所选择的温度突变信号的波形起点对应的光纤距离L 1和波形终点对应的光纤距离L 2，通过公式L=L 1-L 2计算得到巷道壁上因被水淹没而产生该温度突变信号的光纤段的长度L，再根据公式H=1/2L×sinθ+h 1+ h 2计算得到该温度突变信号所对应巷道部位的水位高度H，式中h 1为产生该温度突变信号的巷道壁上光纤的波谷距巷道底面的高度，h 2为产生该温度突变信号的巷道的底面距水位为0的基准平面的高度，θ为光纤在巷道壁上的布置倾角。
2.根据权利要求1中所述的矿井水灾水位感知与探测装置的使用方法，其特征在于：所述光纤外包覆有对温度敏感的金属层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111668553.0A CN114320472B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种矿井水灾水位感知与探测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111668553.0A CN114320472B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种矿井水灾水位感知与探测装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114320472A CN114320472A (zh) | 2022-04-12 |
| CN114320472B true CN114320472B (zh) | 2024-02-09 |
Family
ID=81021359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111668553.0A Active CN114320472B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种矿井水灾水位感知与探测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114320472B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126159A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | センサ装置および検知方法 |
| CN101523174A (zh) * | 2006-10-06 | 2009-09-02 | 哈利伯顿能源服务公司 | 用于定位工作区中局部温度变化的方法和设备 |
| CN101641621A (zh) * | 2007-03-22 | 2010-02-03 | 通用电气公司 | 用于检测苛刻环境中的多个参数的光纤传感器 |
| CN102031960A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油井液面测试方法和装置 |
| CN104948171A (zh) * | 2014-03-25 | 2015-09-30 | 煤科集团沈阳研究院有限公司 | 一种煤矿采空区测温系统 |
| CN106248170A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-21 | 苏州市轨道交通集团有限公司 | 一种长距离分布式监测隧道排水通道水位深度的方法与系统 |
| CN208199440U (zh) * | 2018-03-16 | 2018-12-07 | 安徽理工大学 | 储油罐泄漏的监测系统 |
| CN109506738A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-22 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种分布式光纤液位传感系统 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111668553.0A patent/CN114320472B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126159A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | センサ装置および検知方法 |
| CN101523174A (zh) * | 2006-10-06 | 2009-09-02 | 哈利伯顿能源服务公司 | 用于定位工作区中局部温度变化的方法和设备 |
| CN101641621A (zh) * | 2007-03-22 | 2010-02-03 | 通用电气公司 | 用于检测苛刻环境中的多个参数的光纤传感器 |
| CN102031960A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油井液面测试方法和装置 |
| CN104948171A (zh) * | 2014-03-25 | 2015-09-30 | 煤科集团沈阳研究院有限公司 | 一种煤矿采空区测温系统 |
| CN106248170A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-21 | 苏州市轨道交通集团有限公司 | 一种长距离分布式监测隧道排水通道水位深度的方法与系统 |
| CN208199440U (zh) * | 2018-03-16 | 2018-12-07 | 安徽理工大学 | 储油罐泄漏的监测系统 |
| CN109506738A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-22 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种分布式光纤液位传感系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114320472A (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108518182B (zh) | 顶板多含水层枝状定向钻孔超前区域水体探放方法及装置 | |
| US20180087370A1 (en) | Method of acoustic surveying | |
| EP3111038B1 (en) | Submersible pump monitoring | |
| US9778097B2 (en) | Location and monitoring of undersea cables | |
| CN101652679B (zh) | 土方工程机械用的测定位置系统 | |
| AU2017204543A1 (en) | System for dynamically monitoring roadway roof separation based on fibre grating and pre-warning method | |
| CN102607488A (zh) | 一种监测滑坡滑动面位移变形的装置及方法 | |
| KR101041780B1 (ko) | 지중관로 위치정보 획득 장치 | |
| WO2005031389A3 (en) | Obstacle detection for underground operations | |
| CN112558178B (zh) | 一种盾构机综合地质预报方法 | |
| CN202453502U (zh) | 超声波测距仪 | |
| CN106989283A (zh) | 一种城市下水道淤塞监测系统 | |
| CN106248170A (zh) | 一种长距离分布式监测隧道排水通道水位深度的方法与系统 | |
| GB2493258A (en) | Controlling the length of a lead-in cable to adjust depth profile of a streamer | |
| CN1289788C (zh) | 监测地下区域内流体流动的方法 | |
| CN114320472B (zh) | 一种矿井水灾水位感知与探测装置 | |
| CN114295177A (zh) | 一种基于分布式光纤的井巷水位探测方法 | |
| US20240125636A1 (en) | Laser doppler velocimetry-based flow sensor for downhole measurements in oil pipes | |
| CN109373926A (zh) | 隧道施工围岩变形连续监控报警方法以及监测系统 | |
| US20140203946A1 (en) | Optical well logging | |
| CN203008974U (zh) | 一种盾构机出土量检测装置 | |
| CN108548518A (zh) | 一种煤矿开采地表移动变形定点测绘监测仪 | |
| CN108931816B (zh) | 一种震源定位方法及装置 | |
| US20170096890A1 (en) | Ranging While Drilling Using Optical Fiber Sensors | |
| CN205714287U (zh) | 一种矿井工作面智能感知系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20231227 Address after: 100102 3-8-907, courtyard 6, Futong East Street, Chaoyang District, Beijing Applicant after: Beijing Jingtong Kexin Technology Co.,Ltd. Applicant after: Chongqing University Address before: 100102 3-8-907, courtyard 6, Futong East Street, Chaoyang District, Beijing Applicant before: Beijing Jingtong Kexin Technology Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |