[发明专利]基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法，涉及矿山充填体监测技术领域。其包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统，基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；在基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在充填体竖向位移测量装置的上方安装延长部，并且使延长部的顶部接触待充填区域的顶板。本发明可实现对充填体横向变形和竖向变形的实时、在线远程监测。

技术领域

本发明涉及矿山充填体监测技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法。

背景技术

充填开采是指地下煤炭资源采出之后利用充填材料充填采空区，充填体有效支撑上覆岩层，将地表移动变形值控制在建(构)筑物允许变形范围内，实现建(构)筑物下煤炭资源的安全回采，并同时保护矿区生态环境和地下水资源。充填开采是我国开采“三下”压煤的一种重要技术手段，近年来随着我国环保要求的不断提高，充填开采技术在我国的应用越来越广泛。

充填开采之后，充填体将作为承载结构支撑上覆岩层，充填体在井下的实际工作状态将直接决定地表移动变形值的大小，因此有必要对井下充填体的实际工作状态进行实时监测。

公告号为CN202467929U和CN103528731A的专利分别公开了一种充填体性能在线监测系统和一种基于光纤光栅传感的煤矿膏体充填在线监测系统，但是其仅可实现对充填体的竖向变形和受力进行监测，而无法实现对充填体横向变形的监测。

充填体横向变形量和竖向变形量是评价充填体长期稳定性的重要指标，因此研制一种可以同时监测充填体横向变形和竖向变形的充填体在线监测系统十分必要，对评价充填体井下实际工作状态及稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法，其以光纤作为传输介质，其可实现对充填体横向变形和竖向变形的实时、在线远程监测。

本发明的任务之一在于提供一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其采用了以下技术方案：

一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统；

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置安装在充填体内的测点位置；所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；

在所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在所述的充填体竖向位移测量装置的上方安装所述延长部，并通过选择不同长度的延长部使所述的延长部的顶部接触待充填区域的顶板；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与所述的固定装置之间为可调高度式连接部；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置包括外壳一、外壳二、第一光纤光栅位移传感器、第一弹簧、第一刚性金属杆及紧固螺栓，所述的外壳一、外壳二均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳一两端开口，所述的外壳二一端开口，另一端封闭，所述的外壳一和外壳二开口的一端通过螺纹连接在一起，从外壳一的另一端穿出的滑杆与所述的外壳一之间设置有密封圈；