【摘要】：為了保證煤礦安全生產(chǎn),對礦壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測是必不可少的技術(shù)手段。但就當(dāng)前發(fā)展而言,礦壓監(jiān)測設(shè)備多采用機(jī)械式或者通過電能進(jìn)行信號傳輸。這些傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備在礦井惡劣條件的影響下,其監(jiān)測信號穩(wěn)定性差,傳輸距離短,測量精準(zhǔn)度低,且不具有本質(zhì)安全性,為礦井安全高效生產(chǎn)留下了隱患。本文在此背景下,首先,通過分析光纖傳感的基本原理、特點(diǎn)以及礦壓監(jiān)測相關(guān)需求,構(gòu)建了光纖傳感礦壓在線監(jiān)測系統(tǒng),其次,在8402工作面回風(fēng)巷設(shè)計(jì)并實(shí)施了具體監(jiān)測方案,以此分析具有代表性的監(jiān)測數(shù)據(jù)。其主要內(nèi)容如下:(1)研究了光纖傳感技術(shù)的基本理論及其特性,分析了8402回風(fēng)巷礦壓監(jiān)測需求,確定了基本光纖傳感設(shè)備;并通過建立監(jiān)測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)以及硬件系統(tǒng),構(gòu)建了具有實(shí)時性、預(yù)警性等多種功能的光纖傳感礦壓監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu);(2)以經(jīng)濟(jì)性、合理性、全面性原則為基礎(chǔ),通過分析支承壓力的相關(guān)理論,求得8402工作面超前支承壓力影響范圍45.5m,彈性區(qū)范圍為32.6m,極限平衡區(qū)范圍為12.9m,初步確定需布置5個測站;然后采用FLAC3D進(jìn)行數(shù)值模擬,優(yōu)化了測站布置方案位置及數(shù)目,確定各個測點(diǎn)所需傳感器及布置位置。(3)對上文所設(shè)計(jì)的監(jiān)測方案在8402回風(fēng)巷進(jìn)行合理實(shí)施與布置,并對該巷道礦壓數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時感知,分析感知數(shù)據(jù)表明:在回采期間,8402工作面的超前支承壓力的影響范圍位于70~75m之間,且其峰值應(yīng)力位于16~20m之間;在7月26日至9月26日期間,淺部及深部離層量范圍為0~2.5mm和0~0.5mm,處于安全值范圍;在工作面回采期間,可分為三個離層階段,分別為緩慢離層階段、離層增加階段以及離層快速增加階段;隨著工作面的推進(jìn),錨桿(索)載荷呈整體上升趨勢,錨桿體中部所受圍巖軸向應(yīng)力最大,尾部次之,而端部受力最小。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD76
【圖文】：

不僅具有普通錨桿的錨固支護(hù)能力，同時還兼具自傳感的特征。通過測力錨桿的錨桿桿體分區(qū)域受力分析，可實(shí)現(xiàn)如下功能：①研究錨桿的錨固機(jī)理，探索錨桿與圍巖的耦合關(guān)系。②測量錨桿受力信息，確定支護(hù)強(qiáng)度，分析圍巖程度，為錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。③根據(jù)錨桿的受力變化，判斷錨桿是否屈服，并預(yù)測頂板的穩(wěn)定性，并使工作人員及時獲取錨桿的受力變化用以指導(dǎo)生產(chǎn)。錨桿測力是支護(hù)中的重要環(huán)節(jié)，在國內(nèi)國外都對其進(jìn)行了大量研究。開發(fā)出的測力錨桿種類繁多，但是從原理和結(jié)構(gòu)上來看差別不大。以在煤礦廣泛應(yīng)用的型號為 KDL—1 型的測力錨桿為例，其結(jié)構(gòu)原理如圖 1-1 所示。其結(jié)構(gòu)主要由桿體、保護(hù)接頭、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)、安裝接頭、聯(lián)接導(dǎo)線等幾部分組成。當(dāng)把錨桿在巷道安裝好之后，圍巖應(yīng)力作用于錨桿體時。錨桿產(chǎn)生形變，使錨桿體內(nèi)的電阻應(yīng)變片產(chǎn)生位移，然后位移信息被電阻應(yīng)變儀接受并轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。當(dāng)?shù)玫綉?yīng)變信息后，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的應(yīng)力-應(yīng)變曲線推算出其應(yīng)變對應(yīng)的應(yīng)力值，即可得到錨桿的受力信息。

圖 1-3 頂板離層儀Figure 1-3 Roof delamination instrument圖 1-4 錨桿測力計(jì)Figure 1-4 Anchor dynamometer（4）錨桿測力計(jì)錨桿測力計(jì)用于檢測錨桿的軸向載荷，以供實(shí)時掌握錨桿受力狀態(tài)，以及評價錨桿支護(hù)性能和錨固性能。而且，還能判斷有沒有出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力松弛狀態(tài)，確定支護(hù)效果的基本工具[42-44]。（5）錨索測力計(jì)錨索測力計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的是錨索載荷的實(shí)時測量功能，與錨桿的監(jiān)測相同，錨索同樣需要對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行長期監(jiān)測，防止桿體蠕變、或者圍巖體結(jié)構(gòu)變化等因素對鎖定預(yù)應(yīng)力變化產(chǎn)生的影響數(shù)據(jù)不能實(shí)時掌握，其結(jié)構(gòu)如圖 1-5 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2725346