本文關(guān)鍵詞：FBG傳感器在煤礦巷道結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾年來,隨著煤炭的開采量過大,煤礦深度不斷的加大,礦區(qū)所在的采煤區(qū)域的地質(zhì)情況越來越復(fù)雜,保證煤礦的安全生產(chǎn)已經(jīng)成為重中之重。煤礦的安全事故主要有煤礦巷道頂板離層、煤礦在開挖過程中出現(xiàn)瓦斯,煤礦礦壓失衡,造成原有的支護結(jié)構(gòu)造成損害。因此,如何保證生產(chǎn)區(qū)域的安全生產(chǎn),如何能夠做到安全及時有效的排除人員或者采煤區(qū)域所存在的安全隱患已經(jīng)被每個煤礦所重視。保證煤礦的安全生產(chǎn),減少在采煤過程中所出現(xiàn)的安全事故,增加安全生產(chǎn)的可靠性,能夠為煤礦保證礦工的生命安全以及煤礦的經(jīng)濟效益帶來很大的幫助。 本工程中采用光纖Bragg光柵傳感器來實現(xiàn)煤礦巷道的頂板離層和巷道圍巖兩幫壓力的監(jiān)測。光纖Bragg光柵位移傳感器具有很多傳統(tǒng)傳感器不具有的優(yōu)點,例如光纖Bragg光柵傳感器具有重量輕、抗電磁干擾能力強、精度高、本質(zhì)安全型等于一體特點,克服了傳統(tǒng)傳感器對使用區(qū)域的限制問題。將FBG位移傳感器與土壓力傳感器安裝于監(jiān)測區(qū)域,由于光纖傳輸信息量大等特點,可以對監(jiān)測區(qū)域?qū)崿F(xiàn)24小時不間斷的監(jiān)測,及時掌握煤礦巷道頂板和巷道圍巖兩幫壓力的變化趨勢,對監(jiān)測區(qū)域的巷道發(fā)展趨勢進行預(yù)測,對在此處施工的人員進行及時預(yù)警。 本文基于淮北礦業(yè)朱仙莊煤礦南二風井上部車場作為此次煤礦頂板離層和巷道圍巖壓力監(jiān)測的項目背景,開展了’FBG傳感技術(shù)在煤礦巷道監(jiān)測中的應(yīng)用研究。主要包括一下幾個方面的工作： 1.研究分析了光纖Bragg光柵位移傳感器、土壓力傳感器的傳感結(jié)構(gòu)、傳感模型和傳感原理,利用光纖的傳輸特性將光纖Bragg光柵傳感器組建成光纖傳感網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對煤礦巷道頂板離層的位移、巷道圍巖兩幫壓力進行長期實時在線的監(jiān)測。 2.研究分析了煤礦巷道的病害情況,對煤礦巷道頂板離層的位移和巷道圍巖兩幫壓力在受到爆破施工的影響時的發(fā)展趨勢,研究分析所監(jiān)測的數(shù)據(jù)突變。同時通過位移傳感器的差動式是結(jié)構(gòu)消除溫度對傳感器的影響。 3.針對現(xiàn)有的設(shè)備不能滿足煤礦對設(shè)備的防爆要求,將現(xiàn)有的市場上所銷售的PLC防爆開關(guān)柜進行改裝,將光纖Bragg光柵解調(diào)儀和光開關(guān)模塊放置于經(jīng)過改裝的防爆開關(guān)柜中,滿足煤礦對設(shè)備的防爆要求。 4.由于井下所使用的照明普通用電為127V,無法滿足現(xiàn)有設(shè)備的使用,通過在防爆開關(guān)柜中安裝逆變器,將井下所說用的127V照明電通過逆變器轉(zhuǎn)化為設(shè)備可以正常使用的220V電壓,保證系統(tǒng)的正常運行。 5.采用有限元分析軟件對開挖前后的煤礦巷道圍巖變化進行模擬分析,通過對開挖前后的位移場分布、應(yīng)力強度場分布、剪應(yīng)力強度場分布的情況分析,通過將模擬分析出來的數(shù)值與監(jiān)測時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進行對比,驗證有限元分析軟件模擬值的可靠性.
【關(guān)鍵詞】：光纖Bragg光柵 煤礦巷道 頂板離層 圍巖壓力 光纖傳感網(wǎng)絡(luò) 實時監(jiān)測 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD76;TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 煤礦巷道頂板的概念12-13
• 1.3 煤礦巷道兩幫的圍巖壓力13-14
• 1.4 國內(nèi)外現(xiàn)有的煤礦監(jiān)測方法14-16
• 1.5 分布式FBG傳感器在煤礦監(jiān)測中的應(yīng)用16-18
• 1.6 小結(jié)18-20
• 第二章 FBG傳感器的工作原理20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 光纖Bragg光柵的工作原理20-22
• 2.3 FBG傳感器的工作結(jié)構(gòu)22-24
• 2.3.1 FBG位移傳感器的工作結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3.2 FBG土壓力傳感器的工作結(jié)構(gòu)23-24
• 2.4 FBG傳感器的數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.4.1 FBG位移傳感器的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.4.2 FBG土壓力傳感器的數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.5 小結(jié)27-28
• 第三章 FBG傳感器的測試與傳感網(wǎng)的建設(shè)28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 FBG位移傳感器的測試28-33
• 3.2.1 位移傳感器溫度補償28-29
• 3.2.2 位移傳感器的測試29-33
• 3.3 FBG傳感器監(jiān)測方案的研究與制定33-36
• 3.3.1 安全監(jiān)測的對象33-34
• 3.3.2 監(jiān)測方案的制定34
• 3.3.3 傳感器安裝拓撲圖34-35
• 3.3.4 傳感器具體安裝工程35-36
• 3.4 FBG傳感器的安裝與傳感網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)36-43
• 3.4.1 有限元模型的計算單元和材料參數(shù)36-37
• 3.4.2 FBG位移傳感器的安裝位置的選擇與安裝37-40
• 3.4.3 FBG土壓力傳感器的安裝位置的選擇與安裝40-43
• 3.5 光譜分析儀安置示意圖43-44
• 3.6 光纖器件的連接及常用設(shè)備44-47
• 3.7 光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)的調(diào)試47-49
• 3.8 小結(jié)49-50
• 第四章 FBG傳感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析50-68
• 4.1 引言50
• 4.2 數(shù)據(jù)采集50-51
• 4.3 煤礦巷道頂板離層位移與圍巖壓力的計算方法51-60
• 4.3.1 煤礦巷道頂板離層位移的計算方法51-52
• 4.3.2 煤礦巷道兩幫的圍巖壓力計算方法52
• 4.3.3 煤礦巷道頂板離層位移以及圍巖壓力在爆破施工中的監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析52-60
• 4.4 FBG傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與分析處理60-66
• 4.4.1 FBG傳感器后期監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集60-61
• 4.4.2 FBG傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)與有限元數(shù)值模擬結(jié)果的對比61-66
• 4.5 小結(jié)66-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-72
• 5.1 總結(jié)68-70
• 5.2 展望70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻74-80
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果80-81
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果81

【參考文獻】

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