论文部分内容阅读
近几年来,随着煤炭的开采量过大,煤矿深度不断的加大,矿区所在的采煤区域的地质情况越来越复杂,保证煤矿的安全生产已经成为重中之重。煤矿的安全事故主要有煤矿巷道顶板离层、煤矿在开挖过程中出现瓦斯,煤矿矿压失衡,造成原有的支护结构造成损害。因此,如何保证生产区域的安全生产,如何能够做到安全及时有效的排除人员或者采煤区域所存在的安全隐患已经被每个煤矿所重视。保证煤矿的安全生产,减少在采煤过程中所出现的安全事故,增加安全生产的可靠性,能够为煤矿保证矿工的生命安全以及煤矿的经济效益带来很大的帮助。本工程中采用光纤Bragg光栅传感器来实现煤矿巷道的顶板离层和巷道围岩两帮压力的监测。光纤Bragg光栅位移传感器具有很多传统传感器不具有的优点,例如光纤Bragg光栅传感器具有重量轻、抗电磁干扰能力强、精度高、本质安全型等于一体特点,克服了传统传感器对使用区域的限制问题。将FBG位移传感器与土压力传感器安装于监测区域,由于光纤传输信息量大等特点,可以对监测区域实现24小时不间断的监测,及时掌握煤矿巷道顶板和巷道围岩两帮压力的变化趋势,对监测区域的巷道发展趋势进行预测,对在此处施工的人员进行及时预警。本文基于淮北矿业朱仙庄煤矿南二风井上部车场作为此次煤矿顶板离层和巷道围岩压力监测的项目背景,开展了’FBG传感技术在煤矿巷道监测中的应用研究。主要包括一下几个方面的工作:1.研究分析了光纤Bragg光栅位移传感器、土压力传感器的传感结构、传感模型和传感原理,利用光纤的传输特性将光纤Bragg光栅传感器组建成光纤传感网络,实现对煤矿巷道顶板离层的位移、巷道围岩两帮压力进行长期实时在线的监测。2.研究分析了煤矿巷道的病害情况,对煤矿巷道顶板离层的位移和巷道围岩两帮压力在受到爆破施工的影响时的发展趋势,研究分析所监测的数据突变。同时通过位移传感器的差动式是结构消除温度对传感器的影响。3.针对现有的设备不能满足煤矿对设备的防爆要求,将现有的市场上所销售的PLC防爆开关柜进行改装,将光纤Bragg光栅解调仪和光开关模块放置于经过改装的防爆开关柜中,满足煤矿对设备的防爆要求。4.由于井下所使用的照明普通用电为127V,无法满足现有设备的使用,通过在防爆开关柜中安装逆变器,将井下所说用的127V照明电通过逆变器转化为设备可以正常使用的220V电压,保证系统的正常运行。5.采用有限元分析软件对开挖前后的煤矿巷道围岩变化进行模拟分析,通过对开挖前后的位移场分布、应力强度场分布、剪应力强度场分布的情况分析,通过将模拟分析出来的数值与监测时间段内的数据进行对比,验证有限元分析软件模拟值的可靠性.