一种煤层底板偏应力监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种煤层底板偏应力监测系统，包括：煤层底板模拟实验台、分布式光纤传感器、呈长方体形状的硅胶块、光频域分析仪和处理器；分布式光纤传感器按照预设的分布方式布设于硅胶块内部，硅胶块设置于煤层底板模拟实验台内部；煤层底板模拟实验台内部包含煤层底板相似模拟材料，硅胶块位于煤层底板相似模拟材料底部；分布式光纤传感器的输出端与光频域分析仪的输入端相连，分布式光纤传感器的输入端与光频域分析仪的输出端相连，光频域分析仪与处理器相连。能够通过将包含分布式光纤传感器的硅胶块布设于相似模拟材料底部，并与光频域分析仪相连，获取偏应力的大小和方向，解决煤层开采过程中巷道底鼓及煤壁偏薄等问题。决煤层开采过程中巷道底鼓及煤壁偏薄等问题。决煤层开采过程中巷道底鼓及煤壁偏薄等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层底板偏应力监测系统


[0001]本技术公开涉及采矿相似模拟实验监测
，具体地，涉及一种煤层底板偏应力监测系统。

技术介绍

[0002]相似模拟是一种重要的科学研究手段，是在实验室内按相似原理制作与原型相似的模型，并借助测试仪器观测模型内的力学参数及其分布规律，利用在相似模型上的研究结果，借以推断原型中可能发生的力学现象以及压力分布规律，从而解决工程生产中的实际问题。目前，在煤层底板受力监测的研究过程中，利用相似模拟材料来建立缩放一定的比例的相似模型，通过对模型作出相应的开挖来模拟工程活动，进而反演工程活动所产生的现象，借助位移和应力监测装置可定量研究工程活动过程中产生的位移和应力变化，是当前较为热门的研究手段。但是，煤层开采过程中煤柱载荷引起底板应力的变化应包括多方面的变化，如垂直应力、水平应力、剪应力。而以往的监测装置多关注垂直应力的变化，而对其他方面则关注较少。为此，在研究煤层底板偏应力变化时，需要掌握煤层开采过程中工作面前方以及巷道的偏应力大小和方向，来解决由于偏应力方向改变或偏应力值偏大引起的巷道底鼓及煤壁片帮等问题。

技术实现思路

[0003]为克服相关技术中存在的问题，本技术公开提供一种煤层底板偏应力监测系统，所述系统包括：煤层底板模拟实验台、分布式光纤传感器、呈长方体形状的硅胶块、光频域分析仪和处理器；
[0004]所述分布式光纤传感器按照预设的分布方式布设于所述硅胶块内部，所述硅胶块设置于所述煤层底板模拟实验台内部；
[0005]所述煤层底板模拟实验台内部包含煤层底板相似模拟材料，所述硅胶块位于所述煤层底板相似模拟材料底部；
[0006]所述分布式光纤传感器的输出端与所述光频域分析仪的输入端相连，所述分布式光纤传感器的输入端与所述光频域分析仪的输出端相连，所述光频域分析仪与所述处理器相连。
[0007]可选的，所述分布式光纤传感器包括：第一分布式传感器、第二分布式传感器和第三分布式传感器；
[0008]所述第一分布式传感器、第二分布式传感器和第三分布式传感器嵌入所述硅胶块内部，在所述硅胶块的任一横截面中形成顶角为120
°
的等腰三角形。
[0009]可选的，所述系统还包括：数据存储分析仪；
[0010]所述数据存储分析仪与所述处理器相连。
[0011]可选的，所述数据存储分析仪包括存储运行器、键盘、鼠标和显示器；
[0012]所述存储运行器分别与所述处理器、键盘、鼠标和显示器相连。
[0013]可选的，所述呈长方体形状的硅胶块采用705硅橡胶材料，以对所述分布式光纤传感器进行粘合封装。
[0014]可选的，所述光频域分析仪为NBX
‑
6055型号的光频域分析仪。
[0015]可选的，所述硅胶块的长为900mm，所述硅胶块的宽为40mm，所述硅胶块的高为20mm。
[0016]综上所述，本技术涉及一种煤层底板偏应力监测系统，包括：煤层底板模拟实验台、分布式光纤传感器、呈长方体形状的硅胶块、光频域分析仪和处理器；分布式光纤传感器按照预设的分布方式布设于硅胶块内部，硅胶块设置于煤层底板模拟实验台内部；煤层底板模拟实验台内部包含煤层底板相似模拟材料，硅胶块位于煤层底板相似模拟材料底部；分布式光纤传感器的输出端与光频域分析仪的输入端相连，分布式光纤传感器的输入端与光频域分析仪的输出端相连，光频域分析仪与处理器相连。能够通过将包含分布式光纤传感器的硅胶块布设于相似模拟材料底部，并与光频域分析仪相连，获取偏应力的大小和方向，解决煤层开采过程中巷道底鼓及煤壁偏薄等问题。
[0017]本技术公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0018]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0019]图1是根据一示例性实施例示出的煤层底板偏应力监测系统的结构示意图；
[0020]图2是根据图1示出一种硅胶块内分布式光纤传感器的布设结构示意图。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本技术公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0022]图1是根据一示例性实施例示出的煤层底板偏应力监测系统的结构示意图，如图1所示，该方法应用于煤层底板偏应力监测系统，该系统包括：煤层底板模拟实验台110、分布式光纤传感器120、呈长方体形状的硅胶块130、光频域分析仪140和处理器150，该分布式光纤传感器按照预设的分布方式布设于该硅胶块内部，该硅胶块设置于该煤层底板模拟实验台内部，该煤层底板模拟实验台内部包含煤层底板相似模拟材料160，该硅胶块130位于该煤层底板相似模拟材料160底部，该分布式光纤传感器120的输出端与该光频域分析仪140的输入端相连，该分布式光纤传感器120的输入端与该光频域分析仪140的输出端相连，该光频域分析仪140与该处理器150相连。
[0023]其中，该光频域分析仪140为NBX
‑
6055型号的光频域分析仪，该硅胶块130的长
×
宽
×
高分别为：900mm
×
40mm
×
20mm。
[0024]示例地，对煤层底板模拟实验台110中的煤层底板相似模拟材料160进行模拟煤层开扢，使得煤层底板模拟实验台110原有的偏应力场发生变化，位于煤层底板相似模拟材料160底部的硅胶块130受力发生形变，从而影响到分布式光纤传感器120向光频域分析仪140发送的输出光信号。该输出光信号即可作为分析煤层底板模拟实验台内受到的偏应力大小的依据。在本技术公开实施例中，光频域分析仪140的输入端和输出端分别与分布式光
纤传感器120的两端(输入端和输出端)连接，光频域分析仪140的输出端向光纤传感器120发送用于测量的输入光信号，该输入光信号在光纤传感器120内传递后形成输出光信号，并通过分布式光纤传感器120的输出端传输至光频域分析仪140中。
[0025]示例地，如图2所示，图2是根据图1示出一种硅胶块内分布式光纤传感器的布设结构示意图，分布式光纤传感器120包括：第一分布式传感器L1、第二分布式传感器L2和第三分布式传感器L3，该第一分布式传感器L1、第二分布式传感器L2和第三分布式传感器L3嵌入该硅胶块130内部，在该硅胶块130的任一横截面中形成顶角为120
°
的等腰三角形。在硅胶块内A、B和C点开矩形凹槽，槽内尺寸为120cm
×
0.2cm
×
2cm(长
×
宽
×
高)，将L1、L2和L3嵌入其中，该矩形凹槽长度为呈长方体形状的硅胶块130的长度(即长方体的长度)，并在胶块中点O处，以顺时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层底板偏应力监测系统，其特征在于，所述系统包括：煤层底板模拟实验台、分布式光纤传感器、呈长方体形状的硅胶块、光频域分析仪和处理器；所述分布式光纤传感器按照预设的分布方式布设于所述硅胶块内部，所述硅胶块设置于所述煤层底板模拟实验台内部；所述煤层底板模拟实验台内部包含煤层底板相似模拟材料，所述硅胶块位于所述煤层底板相似模拟材料底部；所述分布式光纤传感器的输出端与所述光频域分析仪的输入端相连，所述分布式光纤传感器的输入端与所述光频域分析仪的输出端相连，所述光频域分析仪与所述处理器相连。2.根据权利要求1所述的煤层底板偏应力监测系统，其特征在于，所述分布式光纤传感器包括：第一分布式传感器、第二分布式传感器和第三分布式传感器；所述第一分布式传感器、第二分布式传感器和第三分布式传感器嵌入所述硅胶块内部，在所述硅胶块的任一横截面中形成顶角为120
...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴敬，欧阳一博，张丁丁，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：