沿空留巷膏体填充体在线监测系统技术方案

一种沿空留巷膏体填充体在线监测系统，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线监测，包括有计算机系统以及与计算机系统连接的矿用光缆，包括：用于设置在膏体填充体之间的支撑系统，支撑系统包括设置于沿空留巷顶底板之间的支撑杆；测量光纤系统，测量光纤系统包括：用于检测膏体填充体并与其接触的检测光纤、用于进行温补测量的温补光纤以及具有连接作用的通信光纤，检测光纤与温补光纤均通过通信光纤与矿用光缆连接，温补光纤的外侧套设置有具有用于保护作用的保护套管。优点：设备安装简单，适合普遍推广；井下不需供电，现场安全；采用全光测量和光纤传输，有效避免电磁干扰的影响；能及时提供监测结果，有利于指导现场充填开采生产工作。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种沿空留巷膏体填充体在线监测系统，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线监测，包括有计算机系统以及与计算机系统连接的矿用光缆，包括：用于设置在膏体填充体之间的支撑系统，支撑系统包括设置于沿空留巷顶底板之间的支撑杆；测量光纤系统，测量光纤系统包括：用于检测膏体填充体并与其接触的检测光纤、用于进行温补测量的温补光纤以及具有连接作用的通信光纤，检测光纤与温补光纤均通过通信光纤与矿用光缆连接，温补光纤的外侧套设置有具有用于保护作用的保护套管。优点：设备安装简单，适合普遍推广；井下不需供电，现场安全；采用全光测量和光纤传输，有效避免电磁干扰的影响；能及时提供监测结果，有利于指导现场充填开采生产工作。【专利说明】沿空留巷膏体填充体在线监测系统
本技术涉及矿山沿空留巷填充
，更具体地说，特别涉及一种沿空留巷膏体填充体在线监测系统。
技术介绍
充填开采技术作为解决建筑物下、铁路下、水体下和承压水上压煤开采技术，是采煤技术的一大革新。 其中，膏体充填式煤矿绿色开采技术的重要组成部分，把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成不需要脱水处理的牙膏状浆体，采用充填泵或重力加压，通过管道输送到井下，适时充填采空区或离层区，形成以膏体充填体为主的上覆岩层支撑体系，有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内，实现村庄不搬迁，安全开采建筑物下压煤，保护矿区生态环境和地下水资源。 但是，由于充填体在煤矿井下处于密闭环境内，无法对其受力及变形进行人工测量，只能通过设备进行测量；而目前的传统监测设备体积庞大，且无法适应井下高温、潮湿等恶劣条件，更无法完成充填体长期实时在线的监测任务。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种沿空留巷膏体填充体在线监测系统，以解决上述问题。 为实现上述目的，本技术提供如下技术方案: —种沿空留巷膏体填充体在线监测系统，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线监测，包括有计算机系统以及与所述计算机系统连接的矿用光缆，包括: 用于设置在沿空留巷顶底板之间的支撑系统，所述支撑系统包括设置于膏体填充体之间的支撑杆； 测量光纤系统，所述测量光纤系统包括:用于检测膏体填充体并与其接触的检测光纤、用于进行温补测量的温补光纤以及具有连接作用的通信光纤，所述检测光纤与所述温补光纤均通过所述通信光纤与所述矿用光缆连接，所述检测光纤包括有两根，两根所述检测光纤间隔设置于所述支撑杆上，所述温补光纤的外侧套设置有具有用于保护作用的保护套管。 优选地，于所述顶板与所述底板之间设置有所述支撑杆，支撑杆直接支撑充填膏体所在巷道的顶底板。 优选地，所述支撑杆上自其底部向上分别于1/4以及1/2的位置上开设有固定槽，所述检测光纤设置于所述固定槽内。 优选地，所述检测光纤以及所述温补光纤均通过光纤连接头与矿用光缆连接。 有益效果:由于采用了上述方案，提出一种新型的、合理的、成熟的技术方案对膏体充填进行长期在线监测，采用分布式监测方式，以测量煤矿膏体充填体下沉位移量，从而得到膏体充填体的受力、充实率及运动规律，为充填体材料的强度、变形让压参数及支护参数的确定提供依据。当充填体的围岩矿压显现时，矿山压力施加到充填体上，测量光纤受力作用时该处的光信号的布里渊散射光谱会发生频移，利用地面的分布式光纤解调仪将光信号解调为数字信号，然后利用计算机系统对数字信号做进一步分析处理，得到膏体充填体的受力、充实率及运动规律，实现充填体状态的实时在线监测，指导现场安全生产。本设计降低了监测成本和监测难度，解决了目前膏体充填监测过程中监测条件受限制、单点监测范围有限、信号传输线敷设繁琐及系统复杂的问题。 优点为:设备安装简单，适合普遍推广；井下不需供电，现场安全；采用全光测量和光纤传输，有效避免电磁干扰的影响；能及时提供监测结果，有利于指导现场充填开采生产工作。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本技术的系统结构示意图； 图2为本技术的井下示意图； 图3为本技术的沿空留巷旁充填支撑点布置断面图； 图4为本技术的沿空留巷旁充填支撑点布置方式图； 图1至图4中部件名称与附图标记的对应关系为: 1、计算机系统；2、分布式光纤解调仪；3、矿用光缆；4、通信光纤；5、金属管；6、底板；7、温度补偿光纤；8、光纤连接头；9、支撑杆；10、测量光纤；11、地锚；12、顶板。 【具体实施方式】 下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。 请参考图1至图4，本技术提供了一种沿空留巷膏体填充体在线监测系统，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线监测，包括有计算机系统以及与计算机系统连接的矿用光缆，包括:用于设置在沿空留巷顶底板之间的支撑系统，支撑系统包括设置于顶底板之间的支撑杆；测量光纤系统，测量光纤系统包括:用于检测膏体填充体并与其接触的检测光纤、用于进行温补测量的温补光纤以及具有连接作用的通信光纤，检测光纤与温补光纤均通过通信光纤与矿用光缆连接，检测光纤包括有两根，两根检测光纤间隔设置于支撑杆上，温补光纤的外侧套设置有具有用于保护作用的保护套管。 在上述结构设计中，本技术首先在膏体填充体进行填充前预设支撑系统以及保护管，在支撑系统上设置两根检测光纤，膏体充填后检测光纤与膏体填充体接触，如果膏体填充体发生下沉(位移)变化或者温度变化，则能够改变检测光纤内光信号的布里渊频移，通过分布式光纤解调仪和计算机系统对变化的光信号进行解析和处理，能够测得膏体填充体发生变化的位置及形变大小。 具体地，计算式通过如下公式进行测得的: 当距离检测光纤上的入射端某点处的光纤发生应变和温度变化时，返回到分布式光纤信号解调仪中的该点的布里渊频移与温度和应变的关系为: %.........= Czh€ I C1KF? (ε - ε?) + Cr(T........?；) 式中为光纤的布里渊频移应变系数和温度系数；为光信号的布里渊频移基础值为光纤在应变时的布里渊频移；^为初始应变值，￡为发生应变后的应变值为距离入射端某点处传感光纤的温度变化量； 温度补偿:在底板附近布置一根松弛传感光纤使它不受力，那么这根传感光纤所测得的布里渊散射光频移，就是由温度变化引起的等效应变值，可作为温度补偿；温度补偿原理用下式表示:mssm Al 式中，为修正后的光纤应变为某一温度下的光纤应变;.为温度变化引起的附加应变； 当计算机系统得到测量光纤任意形变点f对应的应变值后，根据下式得到布里渊光纤发生应变位置处的应力大小: ^i=E-M=Ε(εΓ%)ι本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沿空留巷膏体填充体在线监测系统，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线监测，包括有计算机系统以及与所述计算机系统连接的矿用光缆，其特征在于，包括：设置在顶板和底板之间的支撑系统，所述支撑系统包括设置于膏体填充体之间的支撑杆；测量光纤系统，所述测量光纤系统包括：用于检测膏体填充体并与其接触的检测光纤、用于进行温补测量的温补光纤以及具有连接作用的通信光纤，所述检测光纤与所述温补光纤均通过所述通信光纤与所述矿用光缆连接，所述检测光纤包括有两根，两根所述检测光纤间隔设置于所述支撑杆上，所述温补光纤的外侧套设置有具有用于保护作用的保护套管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓斐，赵庆彪，刘建功，王恩元，赵才智，孟浩天，高会春，曾瑞萍，
申请(专利权)人：冀中能源集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13