[发明专利]一种井下充填体温度分布式监测系统

说明书

本发明提供一种井下充填体温度分布式监测系统，属于矿山膏体充填开采技术领域。该系统包括感温光纤、数据收集系统、铝制套管、导热硅脂、密封胶等。其中，铝制套管位于充填体钻孔内；感温光纤根据测量长度的需要放入铝制套管中；数据采集系统位于充填体外侧，并与感温光纤相连；导热硅脂位于铝制套管中，并且包裹感温光纤；密封胶位于铝制套管出口处，主要用于防止交界处散热。该系统能够同时精确监测充填体在不同位置、不同水化时间的温度，并且可以得到实时、在线、连续的监测数据，为膏体性能的分析提供精确依据。

技术领域

本发明涉及矿山膏体充填开采技术领域，特别是指一种井下充填体温度分布式监测系统。

背景技术

矿山膏体充填材料是多种散体材料(胶结材料、尾砂、粉煤灰、添加剂等)与水复合而成的牙膏状、无泌水的柱塞状结构流体。其性质稳定，可通过管道长距离运输至井下采空区，并能形成一定的强度有效地支撑围岩，从而控制地表沉陷。膏体材料是整个膏体充填采矿技术的核心，研究材料各项性质的影响因素对膏体技术的推动和发展起着至关重要的作用。近年来，许多科研工作者对膏体在各种环境条件下的性能变化进行了一定的基础试验研究。

在研究影响膏体性能各种因素时，温度往往起着至关重要的作用。在一定范围内，随着温度的升高，水泥与粉煤灰会加快水化反应速率，进而提高充填体的强度。同时，也有研究报道表明，如果持续升高温度，对水泥的水化反应反而不利，起到抑制作用。因此，通过室内试验与现场温度条件相结合，精确研究膏体在不同的设定温度条件下的性能是膏体理论的基础。

在实际的矿井采场中，温度因素主要包括采场温度、水化温度、输送温度(如管道摩擦产生的温度)等，并且随着水化反应的进行，不同时间段内膏体内部的温度是变化的，所以研究膏体在单一温度条件下的性能变化远远不能与实际情况相匹配。在室内试验中，温度因素主要包括养护温度、室内温度等。但是，目前一般在室内研究温度对膏体各项性能的影响时，一般是在一些特定的温度条件下展开试验的，如10℃、20℃、25℃、35℃等。这些设定的温度并没有完全与现场进行精确的结合，因此，这些试验数据与现场总是存在着一定程度的偏差，影响了膏体技术的发展。

综上，监测膏体在实际采场中的温度显得尤为重要。但是，目前关于此项技术的报道或研究较少。本发明旨在提出一种用于分布式监测井下充填体温度的系统，为提高膏体充填设计的精准化提供技术依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种井下充填体温度分布式监测系统。

该系统包括铝制套管、密封胶、感温光纤、导热硅脂和数据收集系统，其中，充填体位于顶板和底板之间，铝制套管位于充填体钻孔内；感温光纤根据测量长度的需要置于铝制套管中；数据采集系统位于充填体外侧，数据采集系统与感温光纤相连；导热硅脂位于铝制套管中，导热硅脂包裹感温光纤；密封胶位于铝制套管出口处，防止交界处散热。

铝制套管由两根以上铝管通过螺纹首尾连接而成，每根铝管的长度为1m，实际监测中根据需要计算出所需铝管的数量。

感温光纤一端放入铝制套管内，并被导热硅脂包裹，在铝制套管出口处由密封胶进行密封，感温光纤另一端与数据采集系统相连。

该系统进行监测的方法如下：

S1计算得到所需监测充填体的范围；

S2利用井下钻机在充填体内打水平钻孔；

S3将第一根铝管放入钻孔中，并将感温光纤固定至铝管的端部，同时将导热硅脂塞满铝管中，使导热硅脂完全包裹住感温光纤；

S4接着用S3中所述的同样的方法将剩余的铝管连续上紧并送至钻孔内，形成铝制套管，记录铝管的数量，与钻孔的长度进行对比验证。

S5在铝制套管出口处用密封胶对端部进行密封；

S6在数据采集系统部分开启电源，开始对数据进行收集；