[发明专利]一种智能挡矸网防护方法、系统及装置

说明书

本发明涉及一种智能挡矸网防护方法、系统及装置，该方法包括：在煤炭开采过程中，通过光纤解调仪的输入端实时接收来自应变感测光纤光信号输出端的第二光信号；根据该第二光信号实时监测网格形状的挡矸网上每个初始坐标点受到的应变值；根据每个初始坐标点受到的应变值确定该初始坐标点的弯曲半径；根据每个初始坐标点受到的应变值、每个初始坐标点的弯曲半径和该应变感测光纤的弹性模量，确定该挡矸网受到飞矸冲击力时的受力大小、受力方向和形变面积，以对该挡矸网进行防护。能够通过应变感测光纤直接监测飞矸对挡矸网的冲击力大小和方向，以及挡矸网在飞矸冲击时产生的形变，从而对挡矸网局部位置进行补强，增加挡矸效果。

技术领域

本发明公开涉及煤层衍生灾害防护技术领域，具体地，涉及一种智能挡矸网防护方法、系统及装置。

背景技术

随着煤层开采过程中开采倾角的增大，使工作面上下端高差大，以及工作面片帮、顶板漏冒导致飞矸脱离母体后在重力下加速向长壁工作面下部运移，冲击人或设备时损伤的危害巨大。目前，用于防护飞矸冲击造成伤害的矸石防护设备主要包括：挡矸网、挡矸板、挡矸门以及具有立体防护功能的防矸液压支架等。其中，挡矸网是由一定直径的细绳扭结而成，是阻挡飞矸从采煤作业区运移至操作作业区的柔性编织物，起到隔离“两区”，防止飞矸与人员或设备直接接触的作用。挡矸网为柔性体，既能强行降低飞矸的冲击能，也可以很好的隔绝飞矸与设备或人员的直接接触。挡矸网参数的合理与否对于飞矸冲击损害的控制至关重要。但是，由于目前大多数研究者基于高速摄像机或应力传感器等测量手段求解和推演挡矸网的设备参数，且大多使用类比法、经验设计法，人为主观因素占比重，理论计算难以充分考虑飞矸损害的动态特性对挡矸网的影响，从而导致挡矸网的设备参数不合理。因此，目前的挡矸网通常在工作面使用周期短、更换频率高，阻挡效果不佳，进一步增加了矿井的成本。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开提供一种智能挡矸网防护方法、系统及装置。

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种智能挡矸网防护方法，所述方法应用于智能挡矸网防护系统，所述系统包括：一条应变感测光纤和光纤解调仪，所述应变感测光纤被布置成网格形状的挡矸网并被放置于飞矸经过位置用于阻挡飞矸，所述应变感测光纤的光信号输入端与所述光纤解调仪的输出端相连，所述应变感测光纤的光信号输出端与所述光纤解调仪的输入端相连；所述方法包括：

在煤炭开采过程中，通过所述光纤解调仪的输出端实时向所述应变感测光纤的光信号输入端发送第一光信号，并通过所述光纤解调仪的输入端实时接收来自所述应变感测光纤光信号输出端的第二光信号；

根据所述第二光信号实时监测所述网格形状的挡矸网上每个初始坐标点受到的应变值；

根据每个初始坐标点受到的应变值确定所述初始坐标点的弯曲半径；

根据每个初始坐标点受到的应变值、每个初始坐标点的弯曲半径和所述应变感测光纤的弹性模量，确定所述挡矸网受到飞矸冲击力时的受力大小、受力方向和受到飞矸冲击力时发生形变的形变面积，以对所述挡矸网进行防护。

可选的，所述根据所述第二光信号实时监测所述网格形状的挡矸网上每个初始坐标点受到的应变值，包括：

以所述网格形状的挡矸网中最下面的一条横边所在的直线为横轴，以所述网格形状的挡矸网中最左面的一条纵边所在的直线为纵轴，建立网格直角坐标系并确定所述网格直角坐标系中每个初始坐标点的坐标值；

确定所述应变感测光纤上每个位置与所述网格直角坐标系中每个初始坐标点之间的位置对应关系；

通过所述光纤解调仪的输入端接收到的第二光信号，实时监测所述应变感测光纤上每个位置受到的应变值；

根据所述位置对应关系，确定所述网格直角坐标系中每个初始坐标点受到的应变值。

可选的，所述根据每个初始坐标点受到的应变值确定所述初始坐标点的弯曲半径，包括：