基于光纖光柵多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其在煤與瓦斯突出模型試驗(yàn)應(yīng)用研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是一種嚴(yán)重的煤礦動(dòng)力災(zāi)害。近年來，隨著煤礦開采強(qiáng)度和深度的不斷增加，礦井地質(zhì)條件更加復(fù)雜，煤與瓦斯突出問題愈加嚴(yán)峻。現(xiàn)階段，煤與瓦斯突出災(zāi)害尚未得到有效遏制，其根本原因在于缺乏揭示災(zāi)害定量演化過程、發(fā)生機(jī)理及發(fā)生條件的有效手段。由于煤與瓦斯突出災(zāi)害發(fā)生于瞬間，災(zāi)害演化過程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)難以獲得，數(shù)值模擬仿真方法難以模擬如此復(fù)雜的災(zāi)害發(fā)生條件，地質(zhì)力學(xué)模擬試驗(yàn)成為研究典型條件下煤與瓦斯突出災(zāi)害的有效手段。
　　目前煤礦安全監(jiān)測(cè)

2、中以傳統(tǒng)電子、機(jī)械方式為主，測(cè)量參數(shù)單一，且系統(tǒng)響應(yīng)頻率低，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);電類傳感器體積大、受易電磁干擾，且容易產(chǎn)生電火花，影響煤礦安全。
　　本文針對(duì)煤與瓦斯突出地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的特殊需求，研制開發(fā)了專用的傳感器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。從光纖光柵傳感原理出發(fā)，充分考慮傳感器體積、材料、結(jié)構(gòu)形式與被測(cè)環(huán)境的匹配問題，借助有限元仿真方法，研制了專用的微型光纖光柵傳感器。主要研制了基于金屬膜片的微型光纖光柵土壓力傳感器。試驗(yàn)表明該傳感器線性度

3、好、穩(wěn)定性高。在此基礎(chǔ)上，對(duì)厚度不同的承壓金屬膜片進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)金屬膜片進(jìn)行改進(jìn)，研制了微型光纖光柵氣壓傳感器。同時(shí)研制了以模型試驗(yàn)材料為載體的光纖光柵應(yīng)變塊，并開發(fā)了微型光纖光柵溫度傳感器。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了適用于煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)測(cè)的多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，系統(tǒng)地分析了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件需求，開發(fā)了適用于煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)測(cè)的軟件系統(tǒng)，基于客戶端朋艮務(wù)器模式(C/S)，采用Microsoft Visual C++環(huán)境編寫了系統(tǒng)軟件，主