[发明专利]一种基于光纤光栅传感器的煤层瓦斯压力检测装置及其使用方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感器的煤层瓦斯压力检测装置，其特征在于：包括岩壁（21），岩壁（21）右侧设有煤层（22），岩壁（21）和煤层（22）内开设有通孔，岩壁（21）和煤层（22）通孔内设有套管（16），套管（16）左端设有法兰盘（20）,法兰盘（20）中部设有导管挡板套筒（12）,导管挡板套筒（12）贯穿法兰盘（20）,导管挡板套筒（12）左端设有压力信号发射器（13）,导管挡板套筒（12）右端设有光纤测量模块（23）,导管挡板套筒（12）与套管（16）之间设有多个囊袋（18）,多个囊袋（18）之间设有灌注管道（24）,多个囊袋（18）之间通过灌注管道（24）相连接,灌注管道（24）上设有压力阀门（17）,灌注管道（24）左端贯穿法兰盘（20）,灌注管道（24）最左端设有注浆孔（19）,导管挡板套筒（12）内部设有测压导管（11）,测压导管（11）左端与压力信号发射器（13）相连接,测压导管（11）右端与光纤测量模块（23）相连接;光纤测量模块（23）包括下底座（9）,下底座（9）上相对位置设有固定板（26）,下底座（9）被固定板（26）分割为下底座内腔（5）和右侧部分,下底座（9）左端与导管挡板套筒（12）固定连接,下底座（9）上设有上底座（1）,下底座（9）上相对位置设有凹槽（3），上底座（1）两侧设有滑轮（2）,滑轮（2）与凹槽（3）相配合，上底座（1）与下底座（9）滑动连接,上底座（1）左侧设有套筒（10）,套筒（10）内设有弹簧（4）,套筒（10）左侧和固定板（26）相连接,上底座（1）左侧面设有向左布置的顶柱（25），顶柱（25）贯穿固定板（26），固定板（26）左侧设有挡板（7），挡板（7）左侧设有光纤光栅耦合器（6），光纤光栅耦合器（6）与测压导管（11）固定连接，光纤光栅耦合器（6）的导线通过测压导管（11）与压力信号发射器（13）电连接，挡板（7）与固定板（26）之间设有光纤光栅（8）,矿坑内相对位置设有压力信号接收器（14）,矿坑外侧设有计算机（15）,压力信号接收器（14）与计算机（15）电连接,压力信号发射器（13）与压力信号接收器（14）无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感器的煤层瓦斯压力检测装置，其特征在于：套管（16）的长度、直径与事先施工完成的钻孔长度、直径相适配。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感器的煤层瓦斯压力检测装置，其特征在于：多个囊袋（18）形状、大小都相同，每两个囊袋（18）之间设有一个压力阀门（17）。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感器的煤层瓦斯压力检测装置，其特征在于：顶柱（25）与固定板（26）滑动配合，下底座内腔（5）相对密封。

5.上述权利要求1-4任一条所述的一种基于光纤光栅传感器的煤层瓦斯压力检测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

s1、先施工钻孔达到与煤层的距离为一米时候，停止施工钻孔，然后向钻孔内下入套管（16），然后继续施工钻孔，使得钻孔穿透煤层厚度约一米，然后将光纤光栅瓦斯压力检测装置、测压导管和两个囊袋（18）放入套管（16）中，将法兰盘（20）固定在钻孔的外部端口上；

s2、对注浆孔（19）进行注浆作业，以实现对测压装置的固定和密封，具体为从注浆孔注入水泥浆液，两个囊袋式封孔器注满后，套管内水泥浆液达压力阀门上限，压力阀门爆开，注浆结束，管内形成水泥柱，防止瓦斯沿钻孔侧漏，完成对瓦斯压力检测装置的固定及密封;

s3、完成密封后，光纤测量模块（23）与瓦斯直接接触，上底座（1）受力,压缩弹簧（4）同时推动顶柱（25）,顶柱（25）将力传递到挡板（7），挡板（7）受力拉长光纤光栅（8），光纤光栅（8）将信号传递至光纤光栅耦合器（6），光纤光栅耦合器（6）通过光缆经过测压导管（11）将信号传递至压力信号发射器（13），随后将信号发射到压力信号接收器（14），最后通过矿用电缆将信号传递到地面的计算机（15）。