基于FBG的煤礦采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，采空區(qū)自燃發(fā)火成了煤礦的主要災(zāi)害之一。一旦出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，對(duì)人員及設(shè)備危害巨大，不僅會(huì)影響事發(fā)面的正常作業(yè)，也會(huì)對(duì)其它采掘面的生產(chǎn)構(gòu)成威脅。更嚴(yán)重的是，因?yàn)闆](méi)有準(zhǔn)確的火源點(diǎn)定位措施，在滅火時(shí)非常盲目，造成投入的經(jīng)濟(jì)成本動(dòng)輒上千萬(wàn)，損失巨大。因此，研究采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于保障礦井安全生產(chǎn)和降低防火、滅火的成本具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前應(yīng)用于煤礦井下的測(cè)溫方式主要是通過(guò)電類儀器儀表感知，比如感溫電纜、集成溫度傳感器芯片等

2、。此類傳感器本身帶電，在礦井復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)用存在安全隱患，測(cè)量誤差大，定位功能弱，且不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)。
　　本文研究了一種基于光纖布喇格光柵(FBG)的煤礦采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，其在采空區(qū)形成分布式監(jiān)測(cè)場(chǎng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度值。此外，光纖光柵傳感器具有體積小、本質(zhì)安全、對(duì)電絕緣、抗電磁干擾、精度高、可靠性強(qiáng)、響應(yīng)快、環(huán)境適應(yīng)性好、適用于遠(yuǎn)距離傳感檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)一線多點(diǎn)，無(wú)源多場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)測(cè)量。因此，將光纖光柵傳

3、感器推廣在煤礦采空區(qū)對(duì)其溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文分析了煤礦采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并在煤礦行業(yè)監(jiān)測(cè)需求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　1探究并設(shè)計(jì)了礦用FBG溫度傳感器，包括FBG溫度探頭和FBG溫度傳感器封裝結(jié)構(gòu)，使FBG溫度傳感器達(dá)到了較好的感溫靈敏度和較高的抗拉強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上形成了礦用測(cè)溫纜的制作技術(shù)及方法。
　　2設(shè)計(jì)了采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)

4、系統(tǒng)各單元進(jìn)行了設(shè)計(jì)及選型，并形成了測(cè)溫光纜的布置方案與工程實(shí)施方案。
　　3研究了空間插值算法，重點(diǎn)分析了克里金插值法，編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)采空區(qū)溫度場(chǎng)的空間插值，得到了更全面的采空區(qū)溫度場(chǎng)。
　　4基于設(shè)計(jì)的溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采空區(qū)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用。在神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)羊場(chǎng)灣煤礦Ⅱ020210工作面采空區(qū)布置了分布式測(cè)溫光纜，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)采空區(qū)溫度場(chǎng)的測(cè)定，結(jié)果證明該監(jiān)測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確性高、靈敏度好。而且，通過(guò)對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬