基于FBG的矿山安全监测传感器特性研究

在FBG传感原理的理论分析基础上,应用FBG传感技术对用于矿山安全监测的光纤中心波长变化特性进行了试验研究。通过采用恒温箱和压力机对安装在岩块上FBG传感器的温度和应变传感特性进行了试验,并对试验结果进行分析。试验结果表明,光纤Bragg光栅的波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,且重复性较好。试验验证了光纤Bragg光栅传感技术检测矿山岩块介质温度和应变变化的有效性,为光纤Bragg光栅传感技术在矿山工程结构健康监测提供了理论依据和试验数据,对矿山安全监测具有借鉴作用和重要意义。     

大倾角综放工作面光纤测温防治自然发火技术

采用的光纤光栅温度传感系统,即把光纤光栅温度传感器埋设在采空区和顺槽,实时监测采空区各测点和主要巷道的温度变化,完成数据的存储、分析与上传,形成集计算机、光纤传感、光纤传输、光电控制等技术于一体的连续监测系统。根据监测结果,对自然发火危险区域采取双路注氮、高位注浆和压注化学膨胀惰泡等措施,防止采空区煤层自然发火,保证矿井的安全生产。     

采空区煤自燃分布式光纤温度监测预警技术的研究与应用

为了克服一些传统方法对采空区煤自燃温度场监测的不足,提出了一种本质安全、监测范围广泛的采空区煤自燃分布式光纤温度监测预警技术。基于自发后向拉曼散射的分布式温度测量技术,研制出矿用隔爆型分布式光纤测温装置;采用恒温拟合方法和经验公式修正温度误差,提高了检测温度的精确度;开发出采空区煤自燃分布式光纤温度监测预警软件系统,提出在采空区三带范围内将感温光缆采用倒“弓”形的布置方法。试验结果表明:将该系统可实时监测采空区温度场分布及其变化趋势,并实现煤自燃的分级预警和发火位置的判定,对矿井防灭火工作具有重要的指导作用。     

基于光纤测温系统的矿井采空区“三带”研究

针对束管测温系统存在的不足,利用光纤传感技术的优势,将光纤分布式测温系统应用于煤矿采空区,以便及时监测采空区内温度变化,准确预报采空区自然发火前期表象,将自然发火抑制在早期阶段。通过理论分析、试验测试和现场工程实践,表明光纤测温系统可以对高温点进行连续监测和定位,使定位精度误差控制在士1 m。同时,对监测数据进行分析,划分采空区"三带"范围,符合矿井实际情况,为煤矿井下安全生产提供依据,对认识煤矿灾害形成机理和重大灾害的预测预报技术的发展有很大的促进作用。     

分布式光纤测温系统在采空区火灾监控预警中的应用

为解决现有束管系统在煤矿采空区火灾监控预警中响应慢、无法定位的缺陷,在分析采空区火灾成因及过程的基础上,提出新的火灾监测办法,利用光纤传感技术实现采空区分布式长距离连续测温。介绍了分布式光纤测温的原理及其在采空区的应用实现方法,并给出其实时测温曲线,充分验证了基于光纤传感的测温系统对比已有束管系统的响应快、远程传输、实时、抗干扰等优势。     

分布式光纤传感测温技术在煤矿的应用研究

基于煤矿传统测温技术的不足,阐述了分布式光纤测温系统监测采煤工作面温度的工作原理:光的散射以及光谱分析,分析了测温系统的合理安装位置,并在王楼煤矿27304采煤工作面进行现场试验。试验结果表明:分布式光纤传感测温技术可实时监测采煤工作面温度,且实现综合监测预警,为遏制煤矿采煤工作面发火提出了一种新的方法。     

葛亭煤矿大倾角综放工作面自然发火规律研究

针对葛亭煤矿倾角大、厚度大和强自然发火倾向的3#煤层,通过预埋光纤光栅传感器,采用光纤光栅传感系统,对采空区进行长距离温度实时在线监测,绘制出采空区内温度分布曲线,研究该矿3#煤层大倾角综放工作面自然发火规律。     

DTS在洗煤厂火灾监控系统中的应用

DTS光纤分布式温度监测系统是一种融合了光纤和激光技术,利用光纤作为传感探测器进行温度监测的高科技设备。论文通过对其工作原理、系统组成、性能参数的分析介绍,以及对该系统在石圪台洗煤厂具体安装使用过程中的功能分析、特性说明和经验总结,为同类现代化洗煤厂在电缆温度监测和火灾预警监控方面提供了可借鉴的经验。     

温度补偿的井下光纤光栅锚杆受力动态监测技术研究

目前煤矿井下全长锚固锚杆受力信息监测存在反馈滞后问题,而且精度较差,温度变化对测力传感器有较大影响,针对这些问题,提出建立温度补偿的基于光纤光栅传感技术的井下锚杆受力动态监测系统。基于光纤Bragg光栅传感原理与技术,通过实验室力学标定试验,建立光纤光栅反射波波长与锚杆轴向应力、温度的物理关系,构建光纤光栅测力锚杆受力动态监测系统,并在塔山矿进行井下光纤Bragg光栅测力锚杆受力动态监测试验。试验结果表明,该光纤Bragg光栅反射波波长偏移量呈高度线性关系,相关系数达0.99,光纤光栅测力具备高测量精度。但与此同时,光纤Bragg光栅反射波波长对温度变化敏感,温度每升高1℃,光纤Bragg光栅波长大约增加59pm,故井下锚杆动态监测系统中应考虑地温变化对应力监测的影响,需要布置温度补偿锚杆。该锚杆受力动态监测系统通过测试表明,它可实现锚杆工作状态的高精度动态监测,并为锚固支护参数的动态优化控制提供依据。     

己组煤层采空区自燃隐患预测预报技术

基于光纤传感技术,在己组煤层采空区内布置了4条测温光缆对采空区内的温度进行了实时连续性监测,对工作面推进过程中存在的自燃隐患区域提出了预警提示,确定了采空区自燃"三带"的分布范围。根据预警提示,在工作面回风巷采取了灌浆防灭火技术措施,有效消除了己组煤回采过程中的自燃隐患,保证了工作面的安全生产。     

基于温度补偿的光纤光栅井下锚杆受力动态监测技术

基于光纤Bragg光栅传感原理与技术,通过实验室力学标定试验建立光纤光栅反射波波长与锚杆轴向应力、温度的物理关系,构建基于温度补偿的光纤光栅测力锚杆受力动态监测技术;并在塔山矿进行井下光纤Bragg光栅测力锚杆受力动态监测试验。试验结果表明,光纤Bragg光栅反射波波长偏移量呈高度线性关系,相关系数达0.99,光纤光栅测力具备高测量精度;但与此同时,光纤Bragg光栅反射波波长对温度变化敏感,温度每升高1℃,光纤Bragg光栅波长大约增加59 pm。基于温度补偿的光纤Bragg光栅井下锚杆受力动态监测系统可实现锚杆工作状态的高精度动态监测。     

光纤光栅测力锚杆的标定试验

基于光纤光栅传感原理及受力传感特性,设计了一种光纤光栅测力锚杆。在力学分析的基础上,确定了锚杆轴力与光纤光栅中心波长的数学关系,并进行相关力学标定试验。试验结果表明,光纤光栅中心波长偏移量与载荷之间具有良好的线性关系,线性度高达0.994 5,测量精度较高;光纤光栅传感器应力灵敏度系数为0.013 2 nm/k N,和理论分析情况基本一致;从试验分析可以得出,利用光纤光栅传感技术对锚杆工作状态进行监测是可行的。     

芦岭煤矿9~#煤层多源多汇采空区自燃预警技术研究

基于分布式光纤测温系统为主,束管气体监测系统、数值模拟为辅的方法,对芦岭煤矿II925工作面瓦斯综合治理条件下多源多汇采空区的温度、气浓度变化规律进行了监测,对采空区流场数值模拟结果进行了分析,对采空区自燃"三带"分布进行了讨论。总结出分布式光纤测温预警系统具有灵敏、可靠、准确、连续性等优点,弥补了束管监测系统单一、无法定位、抽象等缺点,进一步完善了煤矿采空区自燃预警技术,对煤矿防灭火工作具有指导意义。     

基于复合传感信号的采空区火灾监测系统设计

基于光纤分布式测温技术及多种气体监测技术,提供一种在工作面回采过程中采空区指标气体在线监测系统。通过布设在采空区分布式测温光纤,监测采空区内温度分布及其动态变化,实现发火区域预报定位。     

分布式光纤测温系统在采空区煤自燃监测中的应用

随着综采放顶煤技术的应用,增加了采空区的自然发火机率和防治难度。介绍了煤自燃监测方法的研究现状,根据拉曼散射理论,设计出用于采空区的分布式光纤测温系统(DTS);工业性试验表明,系统能够准确的对温度进行实时监测,并及时记录预警信息(故障、差温、高温),为采空区煤自燃早期预防提供了重要基础数据。     

综放工作面采空区自燃危险区域监测技术及应用研究

基于综放采空区自然发火隐蔽高温区难以识别的问题,提出了分布式光纤温度探测技术监测火源高温点以及井下近距离抽气束管探测技术监测气体异常点。根据综放工作面采空区遗煤分布特征及漏风规律,布置符合现场实际情况的温度及气体测点,现场研究了采空区内不同时期分布式光纤测温监测的温度,通过三维绘图软件绘制出采空区温度场分布规律,研究了采空区内O_2及CO分布情况。结果表明:光纤测温结合近距离束管抽气的监测结果符合煤氧复合机理及采空区漏风规律。     

分布式光纤测温技术在采空区火灾预警中的应用

根据采空区自然发火的特点,介绍了基于拉曼散射的分布式光纤测温原理及系统的构成,在实际现场采用沿工作面走向"W"形布置多条光纤的新技术,现场应用表明:该技术能够对采空区温度进行网点式监测,提高了监测的有效范围和准确度。     

光纤光栅传感技术在锚杆测力计上的应用

根据光纤光栅传感原理研制了一种新型的光纤光栅锚杆测力计,并在实验室对该测力计进行了加载和卸载试验,试验与理论及应用分析结果表明,该测力计结构简单、安装方便、可重复使用、易于保护和维修,可用于对锚杆应力进行分析和长期监测,且具有很高的测试精度,长期稳定性好,信号传输距离远,给锚杆支护质量的长期在线监测提供了一种可靠有效的手段,具有极大的推广应用前景。     

滑坡崩塌岩体推力监测系统的研究

提出了一种用弹膜片和微弯调制机构进行压力传感，用光时域反射探测(OTDR)技术进行测量的分布式光纤压力传感方法。全面阐述了单膜光纤微弯压力传感原理及对岩体推力进行监测的系统，对灵敏度和空间分辨率进行了分析、标定。该传感器具有高灵敏度、高空间分辨率、工程实用性好的特点，并进行了野外试验。     

分布式光纤监测技术在水平井分段压裂中的应用

水平井分段压裂过程中,涉及大量繁杂的数据监测与处理工作,同时,压裂过程的不确定性给实时监测带来了更大的难度。传统的井下监测方式存在监测精确度低、受电磁干扰、成本高昂等问题,分布式光纤传感技术的产生,为这些亟待解决的难题提供了新的解决思路。分布式光纤传感技术以其成本低、耐高温、性质稳定、不受电磁干扰等优势,逐渐在油田得到应用。对水平井分段压裂的应用现状进行研究,分析了分布式光纤传感技术原理,总结了分布式光纤的井下安装方式,归纳了分布式光纤传感技术在水平井分段压裂中的应用现状,最后提出了分布式光纤监测技术的发展建议。研究认为：目前,分布式光纤传感技术已受到广泛关注,将成为井下监测的重要工具;分布式光纤传感在水平井分段压裂中的应用主要有压裂液注入分布诊断、人工裂缝起裂及延伸诊断、封隔器泄漏监测和DTS/DAS数据定量解释;对未来温度和声学监测数据的解释方法将向定量解释的应用方向发展。