光纤传感器在煤矿安全监控系统中的应用

针对目前煤矿安全监控系统中传感器存在的一些检测精度低、稳定性差、可靠性差和易受电磁干扰等问题,将新颖的光纤传感技术应用于煤矿安全监控行业。重点讨论了光纤传感技术在煤矿安全监控中的几种应用方案,如井下环境温度检测,井下粉尘浓度检测,对甲烷等有害气体的监测等。研究结果表明,光纤传感本质安全、耐腐蚀、灵敏度高、使用寿命长,非常适用于煤矿生产环境参数检测,为改进煤矿安全监控系统提供了新颖的思路和切实可行的解决方案。     

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。     

光纤传感器在煤矿井壁安全检测中的应用

光纤传感检测系统在大型建筑物安全监测中已经得到了广泛的应用。目前有可能用于煤矿井壁安全监测的光纤传感系统有2种:一是基于光纤微弯损耗原理的分布式光纤传感系统;二是基于耦合模理论的光纤光栅传感系统。分别阐述了这2种系统的优、缺点和在实际应用中应注意的问题。     

光纤压力传感器在煤矿中的应用研究

针对目前煤矿安全监控系统中传感器存在的检测精度低、稳定性差、可靠性差和易受电磁干扰等问题,将新颖的光纤传感技术应用于煤矿行业。重点讨论了光纤压力传感技术在煤矿中的几种应用方案,如煤车称重、锚杆应力、水位等压力应力检测等。研究结果表明,光纤传感本质安全、耐腐蚀、灵敏度高、使用寿命长,非常适用于煤矿生产环境参数检测,为改进煤矿安全监控系统提供了新颖的思路和切实可行的解决方案。     

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。     

光纤光栅技术在井壁融化期间变形监测中的应用

针对深厚松散层冻结井筒解冻期间井壁受力特性变化复杂的难题,为确保板集煤矿副井井筒施工安全,基于光纤光栅传感技术,分析了传感力学模型,采用埋入式FBG传感器构建了在线监测系统,对井筒井壁结构进行信息化监测,获得了多方位、多层位井筒应变的实时数据。通过与传统的振弦式传感技术监测数据相比较,发现2种监测结果在时空上具有一致性,都能基本反映副井井筒弯曲段复杂受力状况。应用结果表明:光纤光栅传感监测系统可在线实时监测井壁内部混凝土的应变变化情况,可较准确地掌握整个竖井井壁的安全状况。     

矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测,是掌握应力场动态迁移规律,分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段,也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步,可实现不同尺度的围岩应力、变形,大范围、分布式动态监测,成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展,总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点,归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺,讨论了采场覆岩"横三区、竖三带"分布,覆岩结构演化,支承压力分布,顶底板变形特征的光纤表征机制,介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明:光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段,在智慧矿山建设背景下,采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展,光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发,多维度光纤传感系统及布设工艺,大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。     

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。     

矿灯智能充电监测管理系统的研究与应用

鲍店煤矿为把握好安全生产各项环节,确保矿灯工作安全可靠,并将矿灯使用效率最大化,研发了矿灯智能充电监测管理系统,系统采用红外传感技术对矿灯进行定位监测,并利用光谱锁相测量技术,增强系统红外抗干扰能力,确保定位监测的精度及系统可靠性;同时采用AD数模采样技术,将矿灯充电数据数字化,实现对矿灯的各种充电状态进行监控。系统实现了矿灯管理自动化、网络化,使管理人员及工作人员及时了解矿灯使用情况,为煤矿安全生产提供了强有力的保障,完善了矿井的安全管理体系。     

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。     

矿井采空区火灾监控系统的研究

针对目前矿井采空区火灾束管监测系统存在束管堵塞、漏气、实时性差等问题,综合应用测温传感技术、嵌入式技术、网络技术、数据库技术等,提出了基于OMAP5912嵌入式利用光纤拉曼散射原理分布式的测温系统,可实现对采空区自燃发火的监控。该系统具有实时动态、长期存储、长距离、高精度、高速度、远程传输监控和网络化功能。     

煤矿带式输送机火灾光纤传感检测技术研究

为监测煤矿长距离带式输送机长时间连续运行所造成的火灾隐患,提出一种基于后向拉曼散射及光时域反射原理的光纤温度传感方法,对带式输送机沿线进行火情监测与预警。理论分析该方法在带式输送机沿线的温度检测原理及沿线的定位原理,并融合使用累加平均以及小波降噪的数据处理方法,有效地改善了所采集信号的信噪比以及温度测量的实时性。结果表明:此光纤传感检测方法实现了沿线10 km范围内温度的分布式监测,温度响应时间小于3 s,定位精度不大于2 m,且可测温度最高可达190℃。因此,合理铺设光纤并使用光纤传感测量系统可以及时有效地提供煤矿带式输送机沿线的火情,为煤矿生产安全提供保障。     

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。     

分布式光纤及光纤光栅传感技术在煤矿安全监测中的应用现状及展望

目前国内煤矿普遍采取高强度(大采高)的开采现状，伴随着煤矿开采智能化快速发展，对煤矿安全监测也提出了更高的要求。现有的煤矿巷道一般长达几千米，工作面面积更是能达到几平方千米，很难通过人工方式或使用传统的点态传感器来准确、实时地获取如此大面积的监测信息。由于光纤材质具有易于加工、耐磨性高、耐腐蚀性强、绝缘性好、抵抗地下水和电磁干扰能力强等优点，随着近代光学基础理论及光纤通信的发展，各种光学器件的制造成本也在不断降低，将光纤监测技术用于监测领域是发展的必然结果。而且光纤主要成分为二氧化硅，属于本质安全型传感器，特别适合于在煤矿等高危环境下监测。本文系统总结了各类光纤传感技术的基本原理、优缺点和适用条件，重点介绍了采用光纤光栅及分布式光纤传感技术在煤矿安全监测中进行煤矿立井壁变形、采空区地层沉陷变形、采动覆岩变形、巷道安全及稳定性、煤矿瓦斯监测预警等方面的应用现状，展望了分布式光纤监测技术的应用前景。通过对已有文献的分析，获得了如下结论：光纤传感技术能够满足在不同条件下对煤矿安全监测的基本要求，可以在各种恶劣环境下使用。与现有的传统人工监测、点态传感器等常规测试方式和技术相比，光纤监测技术的...     

FBG传感技术在矿山地压监测中的应用

在分析光纤Bragg光栅传感(FBG)原理的基础上,提出基于FBG的地压监测系统。在承德铜兴矿业有限责任公司建立该地压监测系统,实时监测岩体的位移和压力变化。监测结果表明,FBG传感技术可有效监测岩体位移和压力变化,可靠性和稳定性较好,具有广阔的应用前景。     

深层水平位移光纤传感监测技术浅析

通过对深层水平位移传统监测方法与分布式光纤传感监测方法、原理及优缺点分析,并将两种方法应用于某基坑监测项目,通过两者在实际应用中的监测结果对比分析,认为基于分布式光纤的测斜监测系统可以很好地应用到实际工程当中,并能够弥补传统水平位移监测方法的不足,同时,运用多种解调技术进行联合监测,能够实现监测效果的最优化。说明分布式光纤传感监测技术广阔应用前景。     

光纤工业电视系统在煤矿生产中的应用

光纤工业电视技术使煤矿调度安全监测与生产监控系统能够高质高效地对各种监控、监测信息进行实时显示,以便于调度室和相关人员及时掌握全面信息,以利于集中指挥调度。     

煤矿安全监测监控系统双回路供电自动切换装置的研究

研究开发了应用于煤矿安全监测监控系统设备的双回路供电自动切换装置,实施双回路供电和使用自动切换装置,实现安全监控系统地面中心站、井下监测分站、井下光纤环网交换机及信号中继器等设备的不间断供电,解决了监控系统中的设备供电不稳定、不可靠问题。通过该装置的研发与应用,提出对煤矿安全监测监控系统国家相关标准中关于电源部分的条款进行修改建议。     

基于光纤光栅技术的竖井井壁变形在线监测系统研究与设计

针对深部矿井井筒井壁应力环境复杂的特点,结合光纤光栅传感技术原理及优势,将光纤光栅传感器埋入井筒套壁混凝土内部,根据井筒地质结构及套壁工艺设计了监测方案,构建多点分布式传感系统对井筒井壁大尺度的多点进行长期实时的在线监测。监测数据表明,利用光纤布拉格光栅传感技术监测井筒井壁结构健康具有很好的效果,为及时评价井筒安全状况与运行状态提供依据。     

全长锚固锚杆的光纤光栅实验研究

在分析传统锚杆监测系统的缺点和光纤光栅传感技术的优点的基础上,通过对全长锚固锚杆的受力分析,设计了一套新的光纤光栅锚杆监测系统.采用相似材料模拟试验手段,对全长锚固锚杆做了拉拔实验及分析,验证了光纤光栅锚杆监测系统的可行性.