沿空留巷膏体填充体在线检测方法
【专利摘要】一种沿空留巷膏体填充体在线检测方法，即在每段监测的空间准备充填之前，支撑杆通过地锚固定到充填空间底板，上端支撑充填空间顶板，测量光纤布置于各支撑杆之间，每组支撑杆最后一根尾部引出光纤连接头并通过光纤接入矿用光缆，从而将光纤监测信号传递至分布式光纤解调仪，解调后的信号送至计算机系统，在空间被充填后对膏体充填体进行实时在线监控及分析处理。优点：设备安装简单，适合普遍推广；井下不需供电，现场安全；采用全光测量和光纤传输，有效避免电磁干扰的影响；能及时提供监测结果，有利于指导现场充填开采生产工作。
【专利说明】沿空留巷膏体填充体在线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿山沿空留巷填充【技术领域】，更具体地说，特别涉及一种沿空留巷膏 体填充体在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 充填开采技术作为解决建筑物下、铁路下、水体下和承压水上压煤开采技术，是采 煤技术的一大革新。
[0003] 其中，膏体充填式煤矿绿色开采技术的重要组成部分，把煤矿附近的煤矸石、粉煤 灰、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成不需要脱水处理的牙膏状浆体， 采用充填泵或重力加压，通过管道输送到井下，适时充填采空区或离层区，形成以膏体充填 体为主的上覆岩层支撑体系，有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内，实现村庄不搬迁， 安全开采建筑物下压煤，保护矿区生态环境和地下水资源。
[0004] 但是，由于充填体在煤矿井下可能处于密闭环境内，无法对其受力及变形进行人 工测量，只能通过设备进行测量；而目前的传统监测设备体积庞大，且无法适应井下高温、 潮湿等恶劣条件，更无法完成充填体长期实时在线的监测任务。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种沿空留巷膏体填充体在线检测方法，以解决上述问 题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种沿空留巷膏体填充体在线检测方法，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线检 测， 在膏体填充体的填充过程中，于膏体填充空间内设置具有支撑作用的支撑架系统以及 具有保护功能的保护管； 设置检测光纤和温补光纤，将所述检测光纤设置为两根，并采用间隔设置的方式分布 设置于所述支撑架系统上，将所述温补光纤设置于所述保护管内，所述检测光纤与沿空留 巷内的膏体填充体相接触； 将所述检测光纤与所述温补光纤与计算机系统连接采用如下公式对膏体填充体发生 温度或应力变化的位置进行计算； 其公式为： 当距离检测光纤上的入射端某点处的光纤发生应变和温度变化时，返回到分布式光纤 信号解调仪中的该点的布里渊频移与温度和应变的关系为：
【权利要求】
1. 一种沿空留巷膏体填充体在线检测方法，用于对沿空留巷内的膏体填充体进行在线 检测，其特征在于， 在膏体填充体的填充过程中，于膏体填充空间内设置具有支撑作用的支撑架系统以及 具有保护功能的保护管； 设置检测光纤和温补光纤，将所述检测光纤设置为两根，并采用间隔设置的方式分布 设置于所述支撑架系统上，将所述温补光纤设置于所述保护管内，所述检测光纤与沿空留 巷内的膏体填充体相接触； 将所述检测光纤与所述温补光纤与计算机系统连接采用如下公式对膏体填充体发生 温度或应力变化的位置进行计算； 其公式为： 当距离检测光纤上的入射端某点处的光纤发生应变和温度变化时，返回到分布式光纤 信号解调仪中的该点的布里渊频移与温度和应变的关系为：
式中
为光纤的布里渊频移应变系数和温度系数
为光信号的布里渊频移基 础值
为光纤在应变时的布里渊频移
为初始应变值，￡为发生应变后的应变值
为距离入射端某点处传感光纤的温度变化量； 温度补偿：在底板附近布置一根松弛传感光纤使它不受力，那么这根传感光纤所测得 的布里渊散射光频移，就是由温度变化引起的等效应变值，可作为温度补偿；温度补偿原理 用下式表示：
式中为修正后的光纤应变:?为某一温度下的光纤应变；为温度变化引起的 附加应变； 当计算机系统得到测量光纤任意形变点i对应的应变值后，根据下式得到布里渊光纤 发生应变位置处的应力大小：
式中,q为发生应变位置处的应力，β为膏体的弹性模量，所述弹性模量为实验测试 值，%为光纤发生应变位置处的实时应变值,%为光纤发生应变位置处的初始应变值，￡^口 1?均为考虑了温度补偿的光纤应变。
2. 根据权利要求1所述的沿空留巷膏体填充体在线检测方法，其特征在于， 在沿空留巷形成铺设有矿用光缆，在进行膏体填充时保留矿用光缆；所述检测光纤与 所述温补光纤通过矿用光缆与所述计算机系统连接。
3. 根据权利要求1所述的沿空留巷膏体填充体在线检测方法，其特征在于， 所述支撑架系统即在顶板和底板之间设置了支撑杆，支撑杆直接支撑充填膏体所在巷 道的顶底板；沿支撑杆的长度方向，分别位于其1/2以及1/4的位置上开设有固定槽，将所 述检测光纤设置在所述固定槽内。
【文档编号】G01B11/02GK104142187SQ201410365715
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】刘晓斐, 赵庆彪, 刘建功, 王恩元, 赵才智, 孟浩天, 高会春, 曾瑞萍 申请人:冀中能源集团有限责任公司