CN203271815U - 基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其主要包括：传感器，设于煤矿顶板的监测点并实时监测监测点附近的顶板的位移和/或顶板岩体的内部压力；监测系统主机，通过光纤与传感器连接并接收来自传感器的监测信号。其中，所述传感器为光纤顶板离层传感器和/或光纤矿压传感器。所述光纤顶板离层传感器和/或光纤矿压传感器至少设于下列监测点中的任一点或任几点：综采工作面的运输顺槽内的若干监测点和综采工作面的回风顺槽内的若干监测点。每个所述监测点设有至少两个不同类型的传感器。本实用新型可实现连续监测，能够准确判断顶板岩层分离位移和分离地点以及顶板来压情况，还能分析预测顶板和矿压变化趋势。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤矿顶板安全监测系统，尤其是一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统。
背景技术
随着我国煤矿开采深度的增加，以及开采条件越来越复杂，我国的冲击矿压现象越来越多，危害也越来越大。通常表现为，随着矿井开采向深部转移，矿压显现加剧，受工作面超前压力影响，巷道围岩应力升高，松动范围扩大，巷道变形加大，特别是在含夹矸层区域、断层附近的沿空巷道，聚积在煤岩体中的能量突然释放，发生爆炸性事故。冲击力会将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道塌落破坏，还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。
由于冲击矿压具有明显的突发性和瞬时震动性，其破坏力巨大，且发生情况复杂，难以预测，常常造成巨大损失，尤其是容易造成人员伤亡。为了避免事故的发生，通常，需要在工作面超前区域巷道需要多次进行扩帮落底处理，才能确保正常使用，费时、费工、费料，其维护费用较掘进费用高出2倍以上，给巷道围岩控制带来极大的困难。而冲击型冲击矿压通常是由于煤层顶板底板厚岩层突然破断或位移引发的，同时，由于特厚煤层巷道受采动影响持续大变形难以控制，需要对煤层巷道的动压大变形规律进行深入的研究，以便实现对冲击矿压的预测和防治。
发明内容
为了克服现有技术的上述问题，本实用新型目的在于提供一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，能够监测顶板的脱落情况、矿压来压大小、煤壁应力情况，为及时发现隐患排除危害提供数据，以保证安全生产。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其主要包括：
传感器，设于煤矿顶板的监测点并实时监测监测点附近的顶板的位移和/或顶板岩体的内部压力；
监测系统主机，通过光纤与传感器连接并接收来自传感器的监测信号。
其中，所述传感器为位移传感器和/或压力传感器。
优选为，所述位移传感器为光纤顶板离层传感器。
所述压力传感器为光纤矿压传感器。
所述光纤顶板离层传感器和/或光纤矿压传感器至少设于下列监测点中的任一点或任几点：综采工作面的运输顺槽内的若干监测点和综采工作面的回风顺槽内的若干监测点。
优选为，所述光纤顶板离层传感器连接有锚固器，所述锚固器固定于离层待检位置，所述光纤顶板离层传感器固定于顶板，二者通过钢丝绳连接，钢丝绳处于预紧状态以便将锚固器随离层待检位置的位移基本无损失的传递至光纤顶板离层传感器。
所述光纤矿压传感器连接有预埋锚杆，所述预埋锚杆的一部分通过水泥砂浆浇筑于开设在顶板岩体的安装孔中，所述光纤矿压传感器套设于所述预埋锚杆露出顶板岩体的部分，并通过预紧螺栓将其压紧于顶板岩体的表面。
优选为，上述任一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，每个所述监测点设有至少两个不同类型的传感器。
优选为，每个所述监测点设有至少一个位移传感器，并设有至少一个压力传感器。
优选为，每个所述监测点设有多个位移传感器。
优选为，所述光纤为铠装光纤。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的光纤传感技术，具有本质安全、不带电、不受外界电磁场干扰、长期漂移小等优点，同时，复用能力强，可实现对一线多点、两维点阵和空间分布的连续监测，能够准确判断顶板岩层分离位移和分离地点以及顶板来压情况，还能分析预测顶板和矿压变化趋势，因此，本实用新型实现了对工作面特厚煤层钻孔应力、顶板离层、锚杆受力的监测，使得本实用新型能有效的监测顶板的脱落情况、矿压来压大小、煤壁应力情况，以及，工作面超前巷道变形规律及顶板变形破坏特征、煤体内部应力变化规律、锚杆受力状况等，为巷道支护方式及参数的选择提供了技术依据，使得在生产中能够及时发现隐患并排除危害，保证了生产的安全进行。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例中的光纤顶板离层传感器的安装示意图；
图3是本实用新型一个实施例中的光纤矿压传感器的安装示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型作更进一步描述。
参见图1，本实用新型的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其主要包括：
传感器，设于煤矿顶板的监测点并实时监测监测点附近的顶板2的位移和/或顶板岩体1的内部压力；
监测系统主机200，通过光纤300与传感器连接并接收来自传感器的监测信号。
其中，所述传感器为位移传感器和/或压力传感器。
优选为，所述位移传感器为光纤顶板离层传感器101。
所述压力传感器为光纤矿压传感器102。
所述光纤顶板离层传感器和/或光纤矿压传感器至少设于下列监测点中的任一点或任几点：综采工作面的运输顺槽10内的若干监测点（如监测点1#、监测点2#、监测点3#）和综采工作面的回风顺槽11内的若干监测点（如监测点4#、监测点5#、监测点6#）。
如图2所示本实用新型的一个实施例中，所述光纤顶板离层传感器101连接有锚固器103，所述锚固器103固定于离层待检位置（如顶板岩体1），所述光纤顶板离层传感器101固定于顶板2，二者通过钢丝绳104连接，钢丝绳104处于预紧状态以便将锚固器103随离层待检位置的位移基本无损失的传递至光纤顶板离层传感器101。
通常，在安装时，测量点（即监测点）根据现场情况布置，两个监测点之间可以间距100米左右。每个测量点上先打孔，孔深2米～3米，将传感器（如光纤顶板离层传感器101）和锚固器103固定好，通过检测传感器（如光纤顶板离层传感器101）内形变体变形来分析顶板2的位移。安装可以按如下步骤进行：
1、用打孔机在要求的地点打好孔，并将选好的PUC管放入打好的孔内，其中，PUC管规格可以为管径50mm、管壁厚3mm、承压20Kg/cm2。
2、每个测量孔先打两个具有一定间隔的固定桩，在两个固定桩之间安装光纤顶板离层传感器101。当坝体（即顶板岩体1）上监测点某一部分产生滑移时，通过检测光纤顶板离层传感器101就会得到监测信号，从而实现对坝体位移的实时监测。
3、光纤300的焊接头要保护好，做好防水，地面上的钢丝绳104要捆扎牢固，通气管的出口要朝下。
在应用时一般先将锚固器103固定在某一固定物（如顶板岩体1）上，光纤顶板离层传感器101与锚固器103通过钢丝绳104连接，先预紧钢丝绳104，将光纤顶板离层传感器101调到合适测量位置，然后将其固定。光纤顶板离层传感器101内部是一个光纤光栅形变体，当光纤顶板离层传感器101外界钢丝绳104长度发生变化时，会引起光纤顶板离层传感器101内的光纤光栅形变体变形，从而引起光纤光栅波长变化，从而测得顶板岩体1的离层数据。
如图3所示本实用新型的一个实施例中，所述光纤矿压传感器102连接有预埋锚杆400，所述预埋锚杆400的一部分通过水泥砂浆500浇筑于开设在顶板岩体1的安装孔中，所述光纤矿压传感器102套设于所述预埋锚杆400露出顶板岩体1的部分，并通过预紧螺栓401将其压紧于顶板岩体1的表面。
光纤矿压传感器102的原理是将预埋锚杆400受到的力转化为光纤矿压传感器102内部光纤光栅的形变。通过测量光纤光栅的形变实现对顶板岩体1内部压力的测量。
光纤矿压传感器102可以按如下方法安装，首先在顶板2的待测点（即监测点）位置打深2m直径32mm的钻孔，然后将预埋锚杆400注浆固定在钻孔内，待水泥砂浆500固化后，将光纤矿压传感器102套在预埋锚杆400上，用预紧螺栓401将其固定在顶板岩体1的表面。
优选为，上述任一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，每个所述监测点设有至少两个不同类型的传感器。
优选为，每个所述监测点设有至少一个光纤顶板离层传感器101，并设有至少一个光纤矿压传感器102。
优选为，每个所述监测点设有多个光纤顶板离层传感器101。
优选为，每个所述监测点设有多个光纤矿压传感器102。
通常，可以在同一个测量点附近布置两三种传感器（如监测点2#和监测点6#）。
优选为，所述光纤为铠装光纤。
本实用新型实现了对工作面特厚煤层钻孔应力、顶板离层、锚杆受力的监测，使得本实用新型能有效的监测顶板的脱落情况、矿压来压大小、煤壁应力情况，以及，工作面超前巷道变形规律及顶板变形破坏特征、煤体内部应力变化规律、锚杆受力状况等，为巷道支护方式及参数的选择提供了技术依据，使得在生产中能够及时发现隐患并排除危害，保证了生产的安全进行。
Claims (10)
1.一种基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于，包括：
传感器，设于煤矿顶板的监测点并实时监测监测点附近的顶板的位移和/或顶板岩体的内部压力；
监测系统主机，通过光纤与传感器连接并接收来自传感器的监测信号。
2.如权利要求1所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述传感器为位移传感器和/或压力传感器。
3.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述位移传感器为光纤顶板离层传感器。
4.如权利要求3所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述光纤顶板离层传感器至少设于下列监测点中的任一点或任几点：综采工作面的运输顺槽内的若干监测点和综采工作面的回风顺槽内的若干监测点。
5.如权利要求4所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述光纤顶板离层传感器连接有锚固器，所述锚固器固定于离层待检位置，所述光纤顶板离层传感器固定于顶板，二者通过钢丝绳连接，钢丝绳处于预紧状态以便将锚固器随离层待检位置的位移基本无损失的传递至光纤顶板离层传感器。
6.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述压力传感器为光纤矿压传感器。
7.如权利要求6所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述光纤矿压传感器至少设于下列监测点中的任一点或任几点：综采工作面的运输顺槽内的若干监测点和综采工作面的回风顺槽内的若干监测点。
8.如权利要求7所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述光纤矿压传感器连接有预埋锚杆，所述预埋锚杆的一部分通过水泥砂浆浇筑于开设在顶板岩体的安装孔中，所述光纤矿压传感器套设于所述预埋锚杆露出顶板岩体的部分，并通过预紧螺栓将其压紧于顶板岩体的表面。
9.如权利要求1至8中任一项所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：每个所述监测点设有至少两个不同类型的传感器。
10.如权利要求9所述的基于光纤传感技术的煤矿顶板安全监测系统，其特征在于：所述光纤为铠装光纤。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104484987A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-01 | 中国矿业大学 | 煤矿工作面顶板安全实时动态无线监测装置及方法 |
| CN104794327A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-07-22 | 西安科技大学 | 基于决策融合的多模型矿井顶板安全预警模型 |
| CN106644732A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-05-10 | 宋俊生 | 顶板垮落监测试验系统 |
| CN108506042A (zh) * | 2018-03-17 | 2018-09-07 | 河南理工大学 | 基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统 |
| CN110333017A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-15 | 宿州市金鼎安全技术股份有限公司 | 一种基于光纤光栅传感器的煤矿巷道顶板应力监测装置 |
| CN110439618A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-12 | 山东道宽智能科技有限公司 | 一种矿用光纤顶板动态监测与破碎治理系统 |
| CN111720171A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-29 | 安徽理工大学 | 煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法 |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104484987A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-01 | 中国矿业大学 | 煤矿工作面顶板安全实时动态无线监测装置及方法 |
| CN104484987B (zh) * | 2014-11-14 | 2018-07-27 | 中国矿业大学 | 煤矿工作面顶板安全实时动态无线监测装置及方法 |
| CN104794327A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-07-22 | 西安科技大学 | 基于决策融合的多模型矿井顶板安全预警模型 |
| CN104794327B (zh) * | 2015-05-06 | 2016-06-01 | 西安科技大学 | 基于决策融合的多系统矿井顶板安全预警系统及其实现方法 |
| CN106644732A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-05-10 | 宋俊生 | 顶板垮落监测试验系统 |
| CN106644732B (zh) * | 2016-10-14 | 2023-12-05 | 宋世元 | 顶板垮落监测试验系统 |
| CN108506042A (zh) * | 2018-03-17 | 2018-09-07 | 河南理工大学 | 基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统 |
| CN110333017A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-15 | 宿州市金鼎安全技术股份有限公司 | 一种基于光纤光栅传感器的煤矿巷道顶板应力监测装置 |
| CN110333017B (zh) * | 2019-07-29 | 2020-12-01 | 宿州市金鼎安全技术股份有限公司 | 一种基于光纤光栅传感器的煤矿巷道顶板应力监测装置 |
| CN110439618A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-12 | 山东道宽智能科技有限公司 | 一种矿用光纤顶板动态监测与破碎治理系统 |
| CN111720171A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-29 | 安徽理工大学 | 煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法 |
| CN111720171B (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-21 | 安徽理工大学 | 煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法 |
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