發(fā)布時間：2019-05-15 03:41

【摘要】：近年來煤炭行業(yè)的開采也有很大的發(fā)展,但隨之而來的就是采煤過程中的安全問題。煤礦中頂板事故數(shù)量居高不下,然而頂板事故最主要的原因就是巷道支護(hù)不及時,巷道支護(hù)力度不夠等。錨桿支護(hù)顯著提高了巷道支護(hù)效果,降低了巷道支護(hù)成本,減輕了工人勞動強(qiáng)度。目前,錨桿支護(hù)技術(shù)已在國內(nèi)外得到普遍應(yīng)用,是煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對光纖Bragg光柵傳感技術(shù)以及脈沖預(yù)泵浦布里淵光時域分析技術(shù)(Pulse-PrePump Brillouin Optical Time Domain Analysis,PPP-BOTDA)原理做了介紹,分析了光纖Bragg光柵波長漂移量與溫度和應(yīng)變的關(guān)系,以及布里淵頻移與溫度和應(yīng)變的關(guān)系。通過在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場錨桿安裝和受力過程為目標(biāo),設(shè)計相似材料模擬試驗(yàn),構(gòu)建了光纖Bragg光柵傳感系統(tǒng)及PPP-BOTDA分布式光纖傳感系統(tǒng),并將這兩個監(jiān)測系統(tǒng)同時運(yùn)用到試驗(yàn)的監(jiān)測中。通過多次試驗(yàn)給出了合理的錨桿光纖封裝工藝及保護(hù)措施,并提出了合理的安裝方法。將錨桿拉拔過程中FBG光纖光柵監(jiān)測的數(shù)據(jù)及PPP-BOTDA分布式光纖監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,確定了PPP-BOTDA分布式光纖監(jiān)測錨桿拉拔過程的受力情況是可行的。研究表明,PPP-BOTDA分布式光纖傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了錨桿拉拔試驗(yàn)的分布式監(jiān)測,能夠很好的監(jiān)測到錨桿拉拔過程中桿體所受軸力的分布規(guī)律。通過對錨桿拉拔過程中PPP-BOTDA分布式光纖監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到了錨桿桿體上所受剪應(yīng)力,通過錨桿所受剪應(yīng)力峰值的位置,得出判斷錨桿錨固程度好壞的一種方式。
[Abstract]:In recent years, the mining of coal industry has also made great progress, but it is followed by the safety problem in the process of coal mining. The number of roof accidents in coal mines is high, but the main reason of roof accidents is that roadway support is not timely, roadway support is not enough and so on. Bolt support significantly improves the effect of roadway support, reduces the cost of roadway support, and reduces the labor intensity of workers. At present, bolt support technology has been widely used at home and abroad, and it is one of the key technologies to realize high yield and high efficiency in coal mine. In this paper, the sensing technology of fiber Bragg grating and the principle of pulse prepumping Brillouin optical time domain analysis (Pulse-PrePump Brillouin Optical Time Domain Analysis,PPP-BOTDA) are introduced, and the relationship between wavelength drift and temperature and strain of fiber Bragg grating is analyzed. And the relationship between Brillouin frequency shift and temperature and strain. By simulating the installation and stress process of anchor rod in laboratory, the similar material simulation test is designed, and the fiber Bragg grating sensing system and PPP-BOTDA distributed optical fiber sensing system are constructed. The two monitoring systems are applied to the test monitoring at the same time. Through many experiments, the reasonable packaging technology and protection measures of anchor fiber are given, and the reasonable installation method is put forward. The data of FBG fiber grating monitoring and PPP-BOTDA distributed fiber monitoring in the process of bolt drawing are compared and analyzed, and it is determined that it is feasible for PPP-BOTDA distributed fiber to monitor the force of bolt drawing process. The research shows that PPP-BOTDA distributed optical fiber sensing technology realizes the distributed monitoring of bolt drawing test, and can well monitor the distribution of axial force on rod body in the process of bolt drawing. Through the analysis of the data of PPP-BOTDA distributed optical fiber monitoring in the process of bolt drawing, the shear stress on the bolt body is obtained. through the position of the peak value of the shear stress of the bolt, a way to judge the anchoring degree of the anchor rod is obtained.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD353.6

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本文編號：2477282