基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

侯公羽, 胡涛, 徐桂城, 马占彪, 梁海平, 王顺光, 郑纲

侯公羽，胡涛，徐桂城，等.基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统［J］.工矿自动化，2020,46（1）：1-6.. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2019090002
引用本文: 侯公羽，胡涛，徐桂城，等.基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统［J］.工矿自动化，2020,46（1）：1-6.. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2019090002
shu
HOU Gongyu, HU Tao, XU Guicheng, MA Zhanbiao, LIANG Haiping, WANG Shunguang, ZHENG Gang. Coal mine roadway roof monitoring system based on distributed optical fiber technology[J]. Journal of Mine Automation, 2020, 46(1): 1-6. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2019090002
Citation: HOU Gongyu, HU Tao, XU Guicheng, MA Zhanbiao, LIANG Haiping, WANG Shunguang, ZHENG Gang. Coal mine roadway roof monitoring system based on distributed optical fiber technology[J]. Journal of Mine Automation, 2020, 46(1): 1-6. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2019090002
shu

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

  • 1.

    中国矿业大学（北京） 力学与建筑工程学院， 北京100083

  • 2.

    中电科仪器仪表有限公司， 山东 青岛266555

  • 3.

    山西省阳泉荫营煤矿， 山西 阳泉045011

  • 4.

    中煤科工集团西安研究院有限公司， 陕西 西安710054

基金项目: 

国家自然科学基金面上项目（51574217）

详细信息

  • 中图分类号: TD322

Coal mine roadway roof monitoring system based on distributed optical fiber technology

  • 1.

    School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing),Beijing 100083, China

  • 2.

    China Electronics Technology Group Corporation, Qingdao 266555, China

  • 3.

    Yangquan Yinying Coal Mine of Shanxi Province, Yangquan 045011, China

  • 4.

    CCTEG Xi''an Research Institute, Xi''an 710054, China

HTML全文

    摘要
  • 摘要: 当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测，采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接，存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题，设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计（BOTDR）作为数据采集和分析的核心监测工具，采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤，以锚杆、锚索为固定点布设光缆，通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况，实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明，光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况，基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响，保证了监测结果的客观性，这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。
    Abstract: At present, roadway roof deformation monitoring method adopts on-line real-time monitoring based on underground industrial ring network, electronic and fiber Bragg grating displacement sensors which are connected by wireless means, has many blind spots, large errors, and relies on continuous power supply. For the above problems, coal mine roadway roof monitoring system based on distributed optical fiber technology was designed. The system uses Brillouin optical time domain reflectometer (BOTDR) as the core monitoring tool for data collection and analysis. It uses 5 mm stranded steal optical fiber as sensing fiber, and uses anchor rod and anchor cable as fixed points to lay optical cable. The strain of the optical fiber is used to monitor deformation of the roof, and the real-time online distributed monitoring of the roof of the coal mine roadway is realized. Field application results show that the fiber strain change can accurately reflect roof deformation in real time,the roof monitoring results based on fiber strain are consistent with the monitoring results of the roof delamination instrument and the cross method. Using fiber optic strain to characterize roof deformation eliminates human factors and power outages, and ensures objectivity of the monitoring results. The power-free distributed optical fiber strain monitoring method with long-distance, good corrosion-resistant and anti-interference performance provides a new way of roadway monitoring for coal mine.
    • HTML全文
    • 参考文献(0)
    • 相关文章
    • 施引文献(23)

  • 期刊类型引用(16)

    1. 关榆生. 排土场下综放工作面初采矿压与岩移特征研究. 煤炭与化工. 2025(03): 42-47 . 百度学术
    2. 孟永兵，黄庆享，贺雁鹏，范东林，陈苏社，韦业豪，王君. 浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采强矿压显现规律. 西安科技大学学报. 2024(02): 245-255 . 百度学术
    3. 徐娟. 基于FLAC3D数值模拟的巷道优化支护分析与应用. 煤矿机电. 2024(03): 16-22 . 百度学术
    4. 王锐，刘前进，程磊，丁维波，冯裕堂，张震，刘晓刚. 浅埋厚硬顶板特厚煤层综放工作面矿压显现规律及控制技术研究. 煤炭工程. 2023(01): 47-52 . 百度学术
    5. 罗文. 国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践. 煤炭科学技术. 2023(02): 1-43 . 百度学术
    6. 李忠奎，吴文臻，张子良，华冬. 煤矿分布式光栅阵列应力传感监测技术研究. 煤矿机械. 2023(08): 195-199 . 百度学术
    7. 施浩杰. 煤矿综采工作面矿压监测分析. 能源与节能. 2023(07): 201-203 . 百度学术
    8. 华照来，程利兴，任建超，冯裕堂，刘茂福，汪占领. 坚硬顶板回采巷道矿压显现规律及煤柱优化. 西安科技大学学报. 2023(06): 1063-1070 . 百度学术
    9. 刘华博，段翠芳，孟凡净，花少震. 单侧采空工作面矿震活动规律与冲击地压相关性分析. 河南工学院学报. 2022(01): 1-5 . 百度学术
    10. 薛朝云. 3112综放工作面矿压显现规律与支架适应性探析. 山东煤炭科技. 2022(05): 84-86+90+94 . 百度学术
    11. 王锐，张镇，华照来，任建超，程利兴，程磊，汪占领，冯裕堂. 浅埋深坚硬厚顶板动压巷道采动应力演化规律研究. 煤炭工程. 2022(11): 29-34 . 百度学术
    12. 苗彦平，程利兴，郑旭鹤，陈小绳，汪占领，徐宝军. 浅埋深回采巷道采动应力动态响应特征研究. 采矿与岩层控制工程学报. 2022(06): 60-68 . 百度学术
    13. 盖鹏艳，黄晓鹏，徐宜岭. 锦丘煤矿12406工作面覆岩运动及矿压显现规律研究. 煤矿现代化. 2021(04): 81-83+86 . 百度学术
    14. 焦卫军，段书文. 枣泉煤矿130203综放工作面矿压显现规律的研究. 内蒙古煤炭经济. 2021(05): 43-44 . 百度学术
    15. 肖国刚，姚文博. 麻地梁煤矿沟谷地形浅埋煤层矿压显现规律. 采矿与岩层控制工程学报. 2021(04): 96-103 . 百度学术
    16. 王威. 煤矿综采工作面矿压监测技术研究. 西部探矿工程. 2021(12): 129-130 . 百度学术

    其他类型引用(7)

    • 资源附件(0)
计量
  • 文章访问数:  130
  • HTML全文浏览量:  15
  • PDF下载量:  31
  • 被引次数: 23
出版历程
  • 刊出日期:  2020-01-19

目录

摘要
HTML全文
    参考文献(0)
    相关文章
    施引文献(23)
    资源附件(0)

    /

    返回文章
    返回

    苏ICP备 05016349号-2

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发  访问量：1253310    百度统计