[实用新型]一种用于检测煤矿巷帮围岩压力的光纤Bragg光栅土压力传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测煤矿巷帮围岩压力的光纤Bragg光栅土压力传感装置，属于光电子测量技术领域。

背景技术

矿井顶板和围岩的检测是矿山灾害预测的重要项目，矿井冒顶围岩坍塌是各类矿井的特大灾害之一，严重威胁着矿山的生产安全，发生时会造成巨大的经济损失和人员伤亡。由于掘进面的不断延伸和开采范围的扩大，矿井生产向纵深发展，冒顶、塌方的威胁也日益严重，防治任务也越来越艰巨，所以对矿井顶板和围岩的实时监测能够保证矿井的正常生产和井下矿工的生命安全，促进煤矿生产的安全性。

围岩问题凸显为三个方面：一是顶板的脱落情况；二是锚杆支护稳定性的评估及潜在危险性预测；三是超前支撑压力影响范围、压力的前移速度等。

由于工作场所的经常移动，新的地质现象和新的地质问题不断出现（如在采掘过程中出现断层，结合矿井所处地层条件、井壁受力状况复杂多变，因此，测量井壁的应力、应变状态的变化，对煤矿的正常生产和人员安全进行现场实时监测就显得非常重要。目前，这项工作往往都是由人工方式观测或者依据生产过程中积累的经验来完成，实时掌握煤矿巷道围岩的变化就非常困难，另一方面受人为因素影响比较大，极有可能漏采具有代表性的数据，从而实时掌握煤矿巷道围岩的受力状况就非常困难。

为了及时准确的掌握煤矿巷道围岩的动态变化，通过采用光纤Bragg光栅土压力传感器对实现巷道围岩压力的实时监测时，需要考虑光纤Bragg光栅土压力传感器的构成，及如何安装来实现对巷道围岩压力的监测问题。

发明内容

本实用新型提供了一种用于检测煤矿巷帮围岩压力的光纤Bragg光栅土压力传感装置，以用于解决对巷道围岩压力的实时在线监测时光纤Bragg光栅土压力传感装置的结构、安装问题。

本实用新型的技术方案是：一种用于检测煤矿巷帮围岩压力的光纤Bragg光栅土压力传感装置，包括锚固端1、光纤Bragg光栅土压力传感器2、锚杆3、巷帮围岩4、巷道5、托盘6、螺帽7；其中锚固端1置于锚杆3的顶部，光纤Bragg光栅土压力传感器2置于托盘6上，露出至巷道5的锚杆3与托盘6连接，托盘6末端用螺帽7紧固。

所述锚固端1与锚杆3之间、锚杆3与巷道5之间通过锚固剂进行锚固。

所述光纤Bragg光栅土压力传感器2与光纤Bragg光栅解调仪连接。

所述锚杆3与水平地面的夹角为0°～90°。 

使用时，通过锚固剂对锚固端1和锚杆3进行全程锚固，露出洞外的锚杆3与托盘6连接，光纤Bragg光栅土压力传感器2放置于托盘6上，托盘6末端用螺帽7紧固，当围岩发生变化时，光纤Bragg光栅土压力传感器2能够检测到巷帮围岩的压力变化。

本实用新型的有益效果是：

1、实现了对巷道围岩压力的实时在线监测；

2、抗干扰能力强：采用光纤Bragg光栅手段进行测量，具有不受外界电磁的干扰的优点；

3、结构简单，便于操作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中各标号：1为锚固端、2为光纤Bragg光栅土压力传感器、3为锚杆、4为巷帮围岩、5为巷道、6为托盘、7为螺帽。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种用于检测煤矿巷帮围岩压力的光纤Bragg光栅土压力传感装置，包括锚固端1、光纤Bragg光栅土压力传感器2、锚杆3、巷帮围岩4、巷道5、托盘6、螺帽7；其中锚固端1置于锚杆3的顶部，光纤Bragg光栅土压力传感器2置于托盘6上，露出至巷道5的锚杆3与托盘6连接，托盘6末端用螺帽7紧固。所述锚固端1与锚杆3之间、锚杆3与巷道5之间通过锚固剂进行锚固。所述光纤Bragg光栅土压力传感器2与光纤Bragg光栅解调仪连接。

所述锚杆3与水平地面的夹角为0°。 

其具体实施步骤为：

1、煤矿巷道顶部钻孔直径28mm，锚杆直径24mm，锚杆长度6m。

2、用光纤Bragg光栅解调仪获取光纤Bragg光栅的Bragg波长。

3、当光纤Bragg光栅的初始Bragg波长为                                               =1557.732nm，所述锚杆3与水平地面的夹角为0°时，为光纤Bragg光栅的测量波长值为1558.122nm，根据波长变化值与巷道围岩压力之间的关系式得出巷道围岩压力为860.448KPa，其中压力系数=2206.278。