沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法
【專利摘要】一種沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法，即在每段監(jiān)測(cè)的空間準(zhǔn)備充填之前，支撐桿通過(guò)地錨固定到充填空間底板，上端支撐充填空間頂板，測(cè)量光纖布置于各支撐桿之間，每組支撐桿最后一根尾部引出光纖連接頭并通過(guò)光纖接入礦用光纜，從而將光纖監(jiān)測(cè)信號(hào)傳遞至分布式光纖解調(diào)儀，解調(diào)后的信號(hào)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在空間被充填后對(duì)膏體充填體進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控及分析處理。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，適合普遍推廣；井下不需供電，現(xiàn)場(chǎng)安全；采用全光測(cè)量和光纖傳輸，有效避免電磁干擾的影響；能及時(shí)提供監(jiān)測(cè)結(jié)果，有利于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)充填開(kāi)采生產(chǎn)工作。
【專利說(shuō)明】沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山沿空留巷填充【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，特別涉及一種沿空留巷膏 體填充體在線檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 充填開(kāi)采技術(shù)作為解決建筑物下、鐵路下、水體下和承壓水上壓煤開(kāi)采技術(shù)，是采 煤技術(shù)的一大革新。
[0003] 其中，膏體充填式煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)的重要組成部分，把煤礦附近的煤矸石、粉煤 灰、工業(yè)爐渣、劣質(zhì)土、城市固體垃圾等在地面加工制作成不需要脫水處理的牙膏狀漿體， 采用充填泵或重力加壓，通過(guò)管道輸送到井下，適時(shí)充填采空區(qū)或離層區(qū)，形成以膏體充填 體為主的上覆巖層支撐體系，有效控制地表沉陷在建筑物允許值范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)村莊不搬遷， 安全開(kāi)采建筑物下壓煤，保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和地下水資源。
[0004] 但是，由于充填體在煤礦井下可能處于密閉環(huán)境內(nèi)，無(wú)法對(duì)其受力及變形進(jìn)行人 工測(cè)量，只能通過(guò)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量；而目前的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備體積龐大，且無(wú)法適應(yīng)井下高溫、 潮濕等惡劣條件，更無(wú)法完成充填體長(zhǎng)期實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)任務(wù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法，以解決上述問(wèn) 題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法，用于對(duì)沿空留巷內(nèi)的膏體填充體進(jìn)行在線檢 測(cè)， 在膏體填充體的填充過(guò)程中，于膏體填充空間內(nèi)設(shè)置具有支撐作用的支撐架系統(tǒng)以及 具有保護(hù)功能的保護(hù)管； 設(shè)置檢測(cè)光纖和溫補(bǔ)光纖，將所述檢測(cè)光纖設(shè)置為兩根，并采用間隔設(shè)置的方式分布 設(shè)置于所述支撐架系統(tǒng)上，將所述溫補(bǔ)光纖設(shè)置于所述保護(hù)管內(nèi)，所述檢測(cè)光纖與沿空留 巷內(nèi)的膏體填充體相接觸； 將所述檢測(cè)光纖與所述溫補(bǔ)光纖與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接采用如下公式對(duì)膏體填充體發(fā)生 溫度或應(yīng)力變化的位置進(jìn)行計(jì)算； 其公式為： 當(dāng)距離檢測(cè)光纖上的入射端某點(diǎn)處的光纖發(fā)生應(yīng)變和溫度變化時(shí)，返回到分布式光纖 信號(hào)解調(diào)儀中的該點(diǎn)的布里淵頻移與溫度和應(yīng)變的關(guān)系為：

【權(quán)利要求】
1. 一種沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法，用于對(duì)沿空留巷內(nèi)的膏體填充體進(jìn)行在線 檢測(cè)，其特征在于， 在膏體填充體的填充過(guò)程中，于膏體填充空間內(nèi)設(shè)置具有支撐作用的支撐架系統(tǒng)以及 具有保護(hù)功能的保護(hù)管； 設(shè)置檢測(cè)光纖和溫補(bǔ)光纖，將所述檢測(cè)光纖設(shè)置為兩根，并采用間隔設(shè)置的方式分布 設(shè)置于所述支撐架系統(tǒng)上，將所述溫補(bǔ)光纖設(shè)置于所述保護(hù)管內(nèi)，所述檢測(cè)光纖與沿空留 巷內(nèi)的膏體填充體相接觸； 將所述檢測(cè)光纖與所述溫補(bǔ)光纖與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接采用如下公式對(duì)膏體填充體發(fā)生 溫度或應(yīng)力變化的位置進(jìn)行計(jì)算； 其公式為： 當(dāng)距離檢測(cè)光纖上的入射端某點(diǎn)處的光纖發(fā)生應(yīng)變和溫度變化時(shí)，返回到分布式光纖 信號(hào)解調(diào)儀中的該點(diǎn)的布里淵頻移與溫度和應(yīng)變的關(guān)系為：
式中
為光纖的布里淵頻移應(yīng)變系數(shù)和溫度系數(shù)
為光信號(hào)的布里淵頻移基 礎(chǔ)值
為光纖在應(yīng)變時(shí)的布里淵頻移
為初始應(yīng)變值，￡為發(fā)生應(yīng)變后的應(yīng)變值
為距離入射端某點(diǎn)處傳感光纖的溫度變化量； 溫度補(bǔ)償：在底板附近布置一根松弛傳感光纖使它不受力，那么這根傳感光纖所測(cè)得 的布里淵散射光頻移，就是由溫度變化引起的等效應(yīng)變值，可作為溫度補(bǔ)償；溫度補(bǔ)償原理 用下式表示：
式中為修正后的光纖應(yīng)變:?為某一溫度下的光纖應(yīng)變；為溫度變化引起的 附加應(yīng)變； 當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到測(cè)量光纖任意形變點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值后，根據(jù)下式得到布里淵光纖 發(fā)生應(yīng)變位置處的應(yīng)力大?。?br> 式中,q為發(fā)生應(yīng)變位置處的應(yīng)力，β為膏體的彈性模量，所述彈性模量為實(shí)驗(yàn)測(cè)試 值，%為光纖發(fā)生應(yīng)變位置處的實(shí)時(shí)應(yīng)變值,%為光纖發(fā)生應(yīng)變位置處的初始應(yīng)變值，￡^口 1?均為考慮了溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w應(yīng)變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法，其特征在于， 在沿空留巷形成鋪設(shè)有礦用光纜，在進(jìn)行膏體填充時(shí)保留礦用光纜；所述檢測(cè)光纖與 所述溫補(bǔ)光纖通過(guò)礦用光纜與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷膏體填充體在線檢測(cè)方法，其特征在于， 所述支撐架系統(tǒng)即在頂板和底板之間設(shè)置了支撐桿，支撐桿直接支撐充填膏體所在巷 道的頂?shù)装?；沿支撐桿的長(zhǎng)度方向，分別位于其1/2以及1/4的位置上開(kāi)設(shè)有固定槽，將所 述檢測(cè)光纖設(shè)置在所述固定槽內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK104142187SQ201410365715
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】劉曉斐, 趙慶彪, 劉建功, 王恩元, 趙才智, 孟浩天, 高會(huì)春, 曾瑞萍 申請(qǐng)人:冀中能源集團(tuán)有限責(zé)任公司