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基于光纖光柵傳感技術的煤礦頂板安全在線監測系統

2013-06-05 發布人:系統管理員 點擊數:

成果簡介:基于光纖光柵傳感技術的煤礦頂板安全在線監測系統是以中國礦業大學多年來形成的頂板動態監測與支護質量檢測理論、技術、軟件儀器為基礎,最新引進光纖光柵傳感技術,進行集成創新,建立起來的新型礦用頂板動態、圍巖應力、錨桿(索)受力、支架受壓的在線實時監測系統。此系統將計算機技術、光纖通信與數據處理技術、傳感器技術和煤礦安全技術融為一體,通過各種不同功能的光纖光柵傳感器,將被測的不同形式的物理量(如應力、應變、位移、壓力等)轉變成便于記錄及再處理的光信號,通過光纖光柵信號處理儀器對監測的數據進行處理,處理結果上傳至監控主機,構成一套合理的煤礦頂板安全在線監測系統。

本系統主要分為巷道頂板在線監測和綜采工作面支架工作阻力在線監測兩部分,可以實現多重功能:1)監測掘進和回采巷道的頂板離層位移與速度;(2)監測錨桿支護巷道錨桿或錨索的載荷應力;(3監測巷道圍巖或煤柱內部應力;(4)監測綜采工作面支架和超前支護工作阻力;(5)井上計算機在線動態顯示監測參數和超限預警6)該系統監測的數據自動存儲,可以歷史查詢以及數據信息共享。

本項目研究是一項源于國家高科技研究發展計劃(863計劃)自然科學基金項目江蘇省優勢學科建設項目的開發項目,主要針對目前我國煤礦頂板安全監測水平低、事故突發頻繁等現狀,通過技術開發和煤礦實踐應用相結合的技術路線,建立煤礦頂板安全監測和事故突發預警系統,從而實現煤炭資源綠色高效開采及科學采礦的理念。

技術特點:

1開發了新型的礦用光纖光柵巷道頂板離層儀、光纖光柵測力錨桿、光纖光柵錨桿(索)測力計、光纖光柵位移傳感器、光纖光柵應變傳感器、光纖光柵溫度傳感器及光纖光柵支架壓力表,實現了煤礦頂板安全在線監測的現場傳感器無源工作,本質安全,防電磁干擾。尤其適合高瓦斯大斷面巷道、綜采工作面使用。

2)通過對光纖光柵解調信號處理軟件進行二次開發,編寫出實用便捷的可在Windows環境下工作的監測軟件,可多通道、高頻率實時動態顯示井下各監測點狀態。結合監測數據接收計算機、光纖收發器、光纖光柵處理器和各種光纖光柵傳感器,構成了煤礦頂板安全在線實時動態顯示和監測預警系統。

3)將光纖光柵技術與煤礦頂板安全監測技術相結合,實現了遠距離快速穩定通訊,最大傳輸距離達20Km;監測系統支持多參數監測和分析,具有靈活的配置模式,且信號覆蓋范圍廣、容量大,單臺設備可同時監測1000多測點,適用于井下不同的開采條件的測區,測點布置。

知識產權及獲獎情況:

系統集成創新,監測軟件和部分硬件設備擁有自主知識產權,正在申報專利,現場應用后鑒定。

應用前景:

長期以來,我國煤礦頂板事故傷亡人數居高不下,頂板事故已經成為影響煤礦安全生產的重災區。目前,對頂板壓力、位移、錨桿受力狀況等直接影響煤礦安全因素的監測仍采用傳統的、常規的機械式或電感式方法,大部分靠人工觀測,不能實現對巷道圍巖壓力、應力、位移、錨桿受力及采場支架工作阻力等狀況的在線實時監測和預警。基于光纖光柵傳感技術的煤礦頂板安全在線監測系統所開發的新型光纖光柵傳感器,通過測量光的波長變化可以在線實時監測頂板應變、應力、位移、錨桿受力、支架工作阻力、煤柱應力等參數,具有不怕惡劣環境、抗電磁干擾、易于傳輸、測量精確和準分布式測量等優點。實時掌握了解巷道圍巖及采場頂板的狀態,實現對煤礦頂板安全事故的預警,為巷道圍巖及采場頂板的穩定程度和安全性評估提供科學依據。基于光纖光柵技術的煤礦頂板安全監測系統,對于煤礦安全高效開采有著重要的工程意義和廣闊的發展前景。

應用情況:正在推廣階段,與陽煤集團、晉煤集團、焦煤集團達成初步合作意向。

合作方式:技術開發、技術服務

 

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