基于FBG的煤礦采空區(qū)溫度場監(jiān)測技術(shù)的研究與應用.pdf

1、近年來，采空區(qū)自燃發(fā)火成了煤礦的主要災害之一。一旦出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，對人員及設(shè)備危害巨大，不僅會影響事發(fā)面的正常作業(yè)，也會對其它采掘面的生產(chǎn)構(gòu)成威脅。更嚴重的是，因為沒有準確的火源點定位措施，在滅火時非常盲目，造成投入的經(jīng)濟成本動輒上千萬，損失巨大。因此，研究采空區(qū)溫度場監(jiān)測技術(shù)對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)實意義。
　　目前應用于煤礦井下的測溫方式主要是通過電類儀器儀表感知，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，在礦井復雜的環(huán)境中應用存在安全隱患，測量誤差大，定位功能弱，且不能實現(xiàn)長時間連續(xù)監(jiān)測。
　　本文研究了一種基于光纖布喇格光柵(FBG)的煤礦采空區(qū)溫度場監(jiān)測技術(shù)，其在采空區(qū)形成分布式監(jiān)測場，能夠準確測定各監(jiān)測點的溫度值。此外，光纖光柵傳感器具有體積小、本質(zhì)安全、對電絕緣、抗電磁干擾、精度高、可靠性強、響應快、環(huán)境適應性好、適用于遠距離傳感檢測等優(yōu)點，可以實現(xiàn)一線多點，無源多場的實時狀態(tài)測量。因此，將光纖光柵傳

3、感器推廣在煤礦采空區(qū)對其溫度場進行監(jiān)測具有廣闊的應用前景。
　　本文分析了煤礦采空區(qū)溫度場監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并在煤礦行業(yè)監(jiān)測需求的基礎(chǔ)上設(shè)計了采空區(qū)溫度場監(jiān)測技術(shù)方案，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1探究并設(shè)計了礦用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溫度傳感器達到了較好的感溫靈敏度和較高的抗拉強度，在此基礎(chǔ)上形成了礦用測溫纜的制作技術(shù)及方法。
　　2設(shè)計了采空區(qū)溫度場監(jiān)測系統(tǒng)，對

4、系統(tǒng)各單元進行了設(shè)計及選型，并形成了測溫光纜的布置方案與工程實施方案。
　　3研究了空間插值算法，重點分析了克里金插值法，編程實現(xiàn)了對采空區(qū)溫度場的空間插值，得到了更全面的采空區(qū)溫度場。
　　4基于設(shè)計的溫度場監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)了對采空區(qū)溫度場監(jiān)測的應用。在神華寧夏煤業(yè)集團羊場灣煤礦Ⅱ020210工作面采空區(qū)布置了分布式測溫光纜，基本實現(xiàn)了對采空區(qū)溫度場的測定，結(jié)果證明該監(jiān)測技術(shù)準確性高、靈敏度好。而且，通過對所測得的數(shù)據(jù)進行擬