[发明专利]一种基于光纤光栅传感的充填体横向变形在线监测系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅传感的充填体横向变形在线监测系统，涉及一种矿山充填体监测技术领域。其包括基于光纤光栅传感的双向位移测量装置、固定盘、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双向位移测量装置包括测量主体、延长线、钢管和两个光纤光栅位移传感器，测量主体包括一壳体及与壳体相适配的上盖，壳体为中空长方体结构，在壳体的左、右两侧各设置一个出口，两个光纤光栅位移传感器的活动拉杆分别穿过左、右两侧的出口，光纤光栅位移传感器的活动拉杆朝向壳体左右两侧的出口，并且活动拉杆的轴线与所对应出口的轴线重叠。本发明可实现对充填体左右两侧及总横向变形的实时、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横向变形在线监测系统。

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。CN202467929U和CN103528731A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，他们均是只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。

充填体横向变形量是评价充填体长期稳定性的一个重要指标，因此研制一种充填体横向变形监测系统是十分必要，其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横向变形在线监测系统，其以光纤作为传输介质，可实现对充填体左右两侧及总横向变形的实时、在线远程监测。

其技术解决方案包括：

一种基于光纤光栅传感的充填体横向变形在线监测系统，其包括基于光纤光栅传感的双向位移测量装置、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双向位移测量装置通过所述的耦合器依次与光纤、矿用光缆连接，所述的矿用光缆与所述的光纤光栅解调仪相连，所述的光纤光栅解调仪将解调后的信号传输至所述的计算机系统；

所述的基于光纤光栅传感的双向位移测量装置埋设于充填体内，其用于对所述充填体的左右两侧及总横向变形分别进行测量；

所述的基于光纤光栅传感的双向位移测量装置包括测量主体、钢管、延长线和固定在所述测量主体内的两个光纤光栅位移传感器，所述的测量主体包括一壳体及与所述壳体相适配的上盖，所述的壳体为中空长方体结构，在所述的壳体的左、右两侧分别设置一个出口，两个光纤光栅位移传感器的活动拉杆分别穿过左、右两侧的出口，所述的光纤光栅位移传感器的活动拉杆朝向壳体左右两侧的出口，并且活动拉杆的轴线与所对应出口的轴线重叠；所述的壳体的后侧开设有两个光纤引出孔，两个光纤光栅位移传感器的光纤连接头分别由对应的光纤引出孔引出；

两个光纤光栅位移传感器的光纤连接头与壳体之间均安装有用于防止充填浆液或水进入壳体内部的密封塞一；

所述的左、右两侧的出口在位于壳体外侧的部分设置有外螺纹，所述的钢管设置有若干段，与所述壳体相邻的钢管恰好旋转连接在所述的外螺纹上，其余钢管之间通过螺纹依次连接，所述的光纤光栅位移传感器的部分活动拉杆位于所述的钢管内，在所述的钢管内设置所述的延长线，所述的延长线与所述的光纤光栅位移传感器的活动拉杆连接；