[发明专利]一种用于深部进路式充填体多维度多参数监测系统与方法

说明书

本发明公开了一种用于深部进路式充填体多维度多参数监测系统及方法，涉及采矿工程监测技术领域。方法包括将监测系统固定安装在深部采场内；对深部采场内进行填充，形成填充体；监测系统的传感光纤多维度实时测量填充体的应变和温度，数据采集仪将应变信息和温度信息收集记录并传输至上位机，上位机利用应变信息和温度信息计算出填充体的位移和形变。监测系统包括刚性支撑架和上位机，在深部采场外安装有数据采集仪，数据采集仪连接传感光纤，传感光纤设置在刚性支撑架上。在封闭采场中，传感光纤多维度实时测量填充体的应变、温度，根据应变和温度计算出位移和形变，实现了同时对充填体温度、位移量、变形进行多维度自动监测。

技术领域

本发明涉及采矿工程监测技术领域，特别是指一种用于深部进路式充填体多维度多参数监测系统与方法。

背景技术

矿产资源作为人类社会赖以生存的物质基础，也是国民经济可持续发展的重要保障。但随着浅层空间以及浅部矿产资源的不断枯竭，矿产资源勘探及开采工作逐渐由浅层转向深部。据不完全统计，未来十年以内，我国三分之一的地下金属矿山开采深度将达到或超过1000m。深部环境具有应力高、渗透压高和温度高的显著特点，导致深部开采亦面临岩爆、突水、热害和大变形垮冒等潜在安全风险。充填法因安全程度可靠、矿石损失率、贫化率低等优势必将在深部开采中发挥重要作用。

在充填法中，充填料浆可通过管道长距离运输至井下采空区，而后经水化反应形成充填体与周边围岩共同承载压力，从而控制地表沉陷。然而深部高应力、高渗透压及高温的环境特点会对充填体的性能产生较大的影响。有研究报道表明，如果持续升高温度，会对水泥的水化反应反而不利，起到抑制作用，使充填体强度降低，并发生变形破坏。而采空区充填体的变形破坏是直接反映上覆岩层控制好坏与地表变形的重要指标，因此准确测量采空区充填体的温度与变形显得特别重要与迫切。

公开号为CN109209501A发明专利公开了一种井下充填体温度分布式监测系统，在充填体中进行钻孔，后再把其监测装置置于钻孔内，在充填体低强度、高含水的环境条件下，钻孔容易发生塌孔，难以形成有效的监测空间，只能监测填充体的温度，不能监测充填体的变形，无法感知充填体的变形情况。公开号为CN102589763B的发明专利公开了一种充填体性能在线监测系统，通过井下监测分站连接的应变片，接收采集的应变数据。该系统忽略了对充填体温度的监测，从而影响充填体的性能。公开号为CN109441541B的发明专利公开了一种煤矿采空区充填体承载压缩率监测系统及其监测方法，该系统没有对充填体的温度和变形进行监测，无法感知充填体的变形情况。

发明内容

本发明提供了一种用于深部进路式充填体多维度多参数监测系统及方法，现有的监测系统及方法具有以下问题，难以形成有效的监测空间，只能单独监测温度或应变，不能够同时监测温度和应变，不能感知充填体的变形情况。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一方面，本发明实施例提供一种用于深部进路式充填体多维度多参数监测方法，其所述方法包括：

将监测系统固定安装在深部采场内；

对深部采场内进行填充，填充完成，形成填充体；

监测系统的传感光纤多维度实时测量填充体的应变和温度，数据采集仪将应变信息和温度信息收集记录并传输至上位机，所述上位机利用应变信息和温度信息计算出所述填充体的位移和形变。

另一方面，本发明实施例提供一种用于深部进路式充填体多维度多参数监测系统，所述监测系统应用在所述的用于深部进路式充填体多维度多参数监测方法中，所述监测系统包括：

刚性支撑架，在深部采场内固定安装有所述刚性支撑架，在所述深部采场外安装有所述数据采集仪，所述数据采集仪连接传感光纤，所述传感光纤安装在刚性支撑架上，传感光纤多维度实时测量填充体的应变和温度，数据采集仪收集记录所述填充体的应变和温度；上位机与所述数据采集仪通讯，上位机通过所述填充体的应变和温度计算出所述填充体的位移和形变。