隨著煤礦等能源開采深度增加和深埋隧道的掘進,高瓦斯壓力、高地應力現(xiàn)象愈加明顯,以煤礦煤與瓦斯突出、隧道沖擊地壓為主的動力災害時有發(fā)生,造成重大的人員傷亡和經濟損失。這些災害的孕育與發(fā)生包含巖體從微尺度、小尺度、中尺度到大尺度破裂全過程,同時伴隨著大量的微震活動,對微震活動的有效監(jiān)測有望實現(xiàn)對動力災害的預測預警。研究和實踐表明,微震監(jiān)測技術已經成為巖體破裂監(jiān)測最有效的方式之一。目前,傳統(tǒng)電學微震監(jiān)測設備已得到廣泛應用,但仍存在前端需供電、易受電磁干擾問題,在煤礦等易燃易爆環(huán)境中使用有諸多限制。將干涉型光纖傳感器引入到微震監(jiān)測中,具有本質安全、高靈敏、寬頻帶、大動態(tài)等獨特優(yōu)勢,具有良好應用前景。本論文基于干涉型光纖傳感原理,研制了膜片式、順變柱體型兩種結構的微震監(jiān)測用光纖加速度傳感器,探索了法布里珀羅加速度傳感器的動態(tài)光譜解調技術,設計并構建了8通道高靈敏光纖微震監(jiān)測系統(tǒng),在淮南礦業(yè)集團煤業(yè)公司潘二礦12123底抽巷開展了微震監(jiān)測現(xiàn)場試驗。主要研究內容如下:1、利用MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微納加工工藝制備鋁-聚酰亞胺-鋁復合膜,其厚度可精密... 

【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

波蘭SOS監(jiān)測系統(tǒng)的傳感探頭南非曾是上世紀全球最大的黃金生產國，在礦金礦開挖深度較深的情況下巖爆事故

微震監(jiān)測用光纖加速度傳感器研究3加拿大工程地震集團公司（EngineeringSeismologyGroup，ESG）研發(fā)的震監(jiān)測系統(tǒng)是一套集軟、硬件一體的大型預警系統(tǒng)，在國內外采礦、石油天然氣勘探開發(fā)、大型建筑等不同領域得到了廣泛應用，尤其在煤礦、隧道動力災害的監(jiān)測預警應用，得到大力推廣，如汕頭石油、凡口鉛鋅礦、望風崗煤礦、錦屏水電站等，如圖1.2所示為ESG不同系列微震探頭實物。圖1.2ESG監(jiān)測系統(tǒng)的傳感探頭我國于1959年在北京門頭溝礦安裝了中國科學院地球物理所研制的581微震儀[5]；1976年唐山地震后，在部分礦井安裝地震儀對礦震進行監(jiān)測；隨后幾年，長沙礦山研究院開發(fā)了DYF-1、DYF-2型便攜式地音分析儀與STL-1、STL-2型聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)[6]。1984年，巖爆活動較為嚴重的礦井開始引進波蘭微震監(jiān)測系統(tǒng)（SAK-SYLOK）；1999年，國家地震局引進俄羅斯地音監(jiān)測系統(tǒng)在實驗室模擬了礦山地震，研究其成因機理與巖石力學聲發(fā)射現(xiàn)象；李世愚等人[5,7-11]在撫順老虎臺煤礦周圍建立了礦山微震監(jiān)測系統(tǒng)。上述微震監(jiān)測設備用途單一、設備監(jiān)測通道少、靈敏度與精度低、帶寬窄，無法實現(xiàn)長期、連續(xù)、有效監(jiān)測，顯然，遠遠不能滿足高性能微震監(jiān)測的需求。2000年后，電子技術的發(fā)展和計算機能力的增強使微震監(jiān)測技術得到全面發(fā)展和改善，逐漸應用到紅透山銅礦、冬瓜山銅礦、香爐山鎢礦等大型金屬礦山及大壩、輸水隧道的穩(wěn)定性監(jiān)測中。大連理工大學唐春安團隊引進加拿大ESG微震監(jiān)測系統(tǒng)后，對系統(tǒng)軟、硬件進行優(yōu)化和改進，分別將其應用于錦屏水電站[12-16]、大崗山水電站[17-20]、洋山隧道[21]、引漢濟渭輸水隧道[22,23]等大型工程，借助大規(guī)�？茖W計算，建立微震事件分析方法，對動力災害進行預測預報[24]。2008年，該團隊與淮南礦業(yè)集團合作，在新莊孜礦安裝ES

微震監(jiān)測用光纖加速度傳感器研究3加拿大工程地震集團公司（EngineeringSeismologyGroup，ESG）研發(fā)的震監(jiān)測系統(tǒng)是一套集軟、硬件一體的大型預警系統(tǒng)，在國內外采礦、石油天然氣勘探開發(fā)、大型建筑等不同領域得到了廣泛應用，尤其在煤礦、隧道動力災害的監(jiān)測預警應用，得到大力推廣，如汕頭石油、凡口鉛鋅礦、望風崗煤礦、錦屏水電站等，如圖1.2所示為ESG不同系列微震探頭實物。圖1.2ESG監(jiān)測系統(tǒng)的傳感探頭我國于1959年在北京門頭溝礦安裝了中國科學院地球物理所研制的581微震儀[5]；1976年唐山地震后，在部分礦井安裝地震儀對礦震進行監(jiān)測；隨后幾年，長沙礦山研究院開發(fā)了DYF-1、DYF-2型便攜式地音分析儀與STL-1、STL-2型聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)[6]。1984年，巖爆活動較為嚴重的礦井開始引進波蘭微震監(jiān)測系統(tǒng)（SAK-SYLOK）；1999年，國家地震局引進俄羅斯地音監(jiān)測系統(tǒng)在實驗室模擬了礦山地震，研究其成因機理與巖石力學聲發(fā)射現(xiàn)象；李世愚等人[5,7-11]在撫順老虎臺煤礦周圍建立了礦山微震監(jiān)測系統(tǒng)。上述微震監(jiān)測設備用途單一、設備監(jiān)測通道少、靈敏度與精度低、帶寬窄，無法實現(xiàn)長期、連續(xù)、有效監(jiān)測，顯然，遠遠不能滿足高性能微震監(jiān)測的需求。2000年后，電子技術的發(fā)展和計算機能力的增強使微震監(jiān)測技術得到全面發(fā)展和改善，逐漸應用到紅透山銅礦、冬瓜山銅礦、香爐山鎢礦等大型金屬礦山及大壩、輸水隧道的穩(wěn)定性監(jiān)測中。大連理工大學唐春安團隊引進加拿大ESG微震監(jiān)測系統(tǒng)后，對系統(tǒng)軟、硬件進行優(yōu)化和改進，分別將其應用于錦屏水電站[12-16]、大崗山水電站[17-20]、洋山隧道[21]、引漢濟渭輸水隧道[22,23]等大型工程，借助大規(guī)�？茖W計算，建立微震事件分析方法，對動力災害進行預測預報[24]。2008年，該團隊與淮南礦業(yè)集團合作，在新莊孜礦安裝ES

【參考文獻】：
期刊論文
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[4]一種懸臂梁式光纖光柵振動傳感器研究[J]. 賈振安,張星,李康,樊慶賡.  壓電與聲光. 2019(01)
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博士論文
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[2]基于F-P干涉儀的微型化光纖水聲傳感關鍵技術研究[D]. 王付印.國防科學技術大學 2015
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[4]拖線陣用光纖矢量水聽器關鍵技術研究[D]. 吳艷群.國防科學技術大學 2011
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碩士論文
[1]基于F-P干涉儀的光纖加速度傳感器研究[D]. 趙志浩.大連理工大學 2018
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[4]光學薄膜應力的分布與控制研究[D]. 高春雪.東南大學 2015
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[6]FBG振動傳感器的研究[D]. 王善鯉.西北大學 2010
[7]光纖加速度傳感器系統(tǒng)的研究和應用[D]. 霍佃恒.山東大學 2009
[8]微震監(jiān)測在煤與瓦斯突出預測中的應用研究[D]. 王慶利.東北大學 2009
[9]光學薄膜應力的研究[D]. 陳為蘭.浙江大學 2008
[10]大規(guī)模光纖水聽器陣列光學外差及時分復用技術研究[D]. 張楠.國防科學技術大學 2007



本文編號：3344921