[发明专利]矿山井下灾害无电光纤振动呼救系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种呼救系统，尤其是一种矿山井下灾害无电光纤振动呼救系统。

背景技术

煤矿发生灾害的原因很多，其中很多灾害发生的前兆都与微震动有关，如：围岩内瓦斯涌出的应力震动，水灾害涌出前的挤压力，冲击地压造成煤矿塌方的震动。另外，灾害发生时的爆炸、塌方等各种力学作用都引起振动。震动或振动监测是煤矿安全监测系统中的一个重要环节。由于煤矿的主要灾害如瓦斯爆炸、水患、矿震等都与煤岩体的破裂有关，而破裂则必然会产生振动(煤岩体在受到各种力的作用的情况下，就有可能形成在某些区域的应力集中，当这种应力达到可以破裂的临界值的时候，就会导致煤岩体产生破裂。在大破裂之前会产生一系列的小破裂，破裂会产生震动，震动则产生弹性波，因此，如何及时的监测到这些小破裂，小震动，弹性波，并且研究其发展规律，成为当前研究煤矿安全问题的重要途径)，因此，监测并研究煤矿的种种振动事件是预防煤矿事故的重要途径。通过煤矿振动监测，还可以实现：(1)快速确定事故发生的位置，及时抢险救灾，防止事故进一步恶化，并且通过分析原因，区别是天然地震灾害(即由于自然界力的作用所产生的震动)还是煤矿开采过程中所造成的冲击地压(即由于人为开采活动而引起的震动，又称为矿山地震)；(2)参照分析结果及时调整生产部署，研究预测振动信息，防治灾害方法。

当矿山井下发生瓦斯爆炸、出水、塌方、火灾等重大灾害事故时，井下现场往往停电、停风，监控系统、应急传呼系统受到破坏和不能使用，井下人员与井上地面指挥中心不能通讯，难以实现灾后井下人员救助。

目前已有的煤矿安全监测系统主要是电子监测系统，虽然这种监测系统已经发展比较成熟，但其有显著的缺点，即电子系统的使用有效期较短，抗潮湿、抗腐蚀能力较差，维护费用比较高，并且井下大量的用电系统也会威胁到煤矿的安全生产，此外，井下灾害往往断电，以致现有电监测呼救系统不能使用。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种抗电磁干扰、抗腐蚀、防火防爆、体积小并可实现分布式多点监测等优点的矿山井下灾害无电光纤振动呼救系统。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种矿山井下灾害无电光纤振动呼救系统，包括光纤、光解调器、扬声器，光纤的一端与设置在控制室内的光解调器连接，光解调器与扬声器连接；光纤的另一端设置在井下巷道内，光纤在井下呈网络分布，光纤上连接有若干呈网络分布的光纤振动呼救感应器，光纤振动呼救感应器分布在矿井下重点安全防范区域，形成准分布式光纤传感系统，若通常所采用的光源的能级可变化范围为50dB，光缆的传输损耗经测试为0.25dB/km，再考虑到耦合器，光连接器件等的损耗，实际能测量的距离能达到10km以上，能够满足远距离传输的需要。

所述的光纤上并联或串联有若干组成准分布式光纤传感系统的光纤振动呼救感应器。

所述的光纤振动呼救感应器为光纤麦克风，光纤麦克风包括强度型光纤麦克风和光纤光栅型麦克风。

所述的强度型光纤麦克风由光源、光纤传感探头和光接收器依次连接组成。

所述的光源为发光二极管LED，光纤传感探头为带金属涂层的振动膜，光接收器为PIN光电二极管。

所述的振动膜的金属涂层为金涂层或银涂层。

所述的光纤光栅型麦克风包括壳体和膜片，膜片设于壳体内，光纤光栅粘贴于膜片上，膜片和光纤光栅的两端通过固定件分别连接光纤。