[发明专利]基于光纤光栅传感的煤矿井筒冻结壁温度实时监测方法

摘要

本发明公开的一种基于光纤光栅传感的煤矿井筒冻结壁温度实时监测方法,采用无缝钢管作为光纤光栅传感受载体，在管内布置光栅温度传感器并采用有机材料进行增敏灌封，选取一定数量冻结孔作为测点布设光纤光栅传感装置并随着钻孔深度的增加进行串接，接入光栅光纤解调设备将信号传输至计算机系统采集并处理监测数据，对冻结壁进行实时温度监测。本发明监测精度显著优于传统监测手段，降低监测误差，避免及降低可能的错误施工决策；抗干扰能力强，无源工作，不需供电也不存在电信号和电子器件，避免局部温度扰动，有效避免噪音数据，监测稳定性好；采用计算机技术，实时性高，能满足不同方面的要求，为煤矿立井井筒冻结法施工进行指导。

主权项

基于光纤光栅传感的煤矿井筒冻结壁温度实时监测方法,其特征在于包括以下步骤：步骤一、根据煤矿井筒施工条件制备光纤光栅传感装置：A、采用两端车丝的无缝钢管作为光纤光栅传感受载体及保护管，并选用相应的高防漏活接头作为钢管连接件；B、以无缝钢管中点为对称点，在无缝钢管内用长11m的光纤对称布置串接三组间隔4m并编号的光栅温度传感器，将光纤用耐低温易固化胶水粘贴固定于无缝钢管内壁，其中第一组位于无缝钢管中点，其他两组分别位于两侧与中点间隔为4m处，即与无缝钢管两端间隔为2m，将两端的光纤接头引出无缝钢管；C、采用热膨胀系数较高的橡胶或树脂有机材料，如环氧树脂类胶，对无缝钢管内的光栅传感器及光纤进行增敏灌封封装，以保护光栅光纤并提高温度灵敏度，灌封时无缝钢管两端内各留0.5m长的接合间隙；D、将橡胶保护管裹套在两端光纤接头上，以保护光纤外露部分，完成光纤光栅传感装置的制备；步骤二、选择测点，在井筒冻结孔内布设光纤光栅传感装置：A、根据冻结孔的设置情况、冻结壁的设计厚度及温度监测范围的要求，选取多个冻结孔作为测点；B、在现场用钻机钻进施工冻结孔的同时，在测点孔内布设多个光纤光栅传感装置；C、随着钻孔深度的增加，将多个光纤光栅传感装置进行串接，先将上一光纤光栅传感装置上端的光纤接头与下一光纤光栅传感装置下端的光纤接头进行串接，并固定于无缝钢管端口以内，用有机材料进行封装保护，然后将无缝钢管上一光纤光栅传感装置无缝钢管的上端与下一光纤光栅传感装置无缝钢管的下端用活接头进行连接，后面光纤光栅传感装置的连接依次类推，如此反复，直到钻孔达到设计深度，埋设好多个光纤光栅传感装置；步骤三、接入光栅光纤解调设备，将信号传输至计算机系统进行处理和实时监测：A、将各测点埋设完毕的光纤光栅传感装置地表外露的光纤接头接入矿用光缆；B、将矿用光缆接入光栅光纤解调设备；C、将光栅光纤解调设备与计算机系统进行连接，从而将解调信号传送至计算机系统；D、通过计算机系统采集并处理监测数据，对冻结壁进行实时温度监测。