一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，裝置包括垂直測(cè)筒、封裝殼體，封裝殼體內(nèi)對(duì)稱設(shè)有定滑輪、鋼帶輪、等強(qiáng)度懸臂梁，由鋼絲繩穿過剛帶輪和定滑輪從垂直測(cè)筒頂部的鋼絲繩引出孔穿出，鋼絲繩的端頭連接有錨固頭，通過在鉆孔內(nèi)部布置淺部測(cè)點(diǎn)和深部測(cè)點(diǎn)，將錨固頭推至鉆孔內(nèi)的測(cè)點(diǎn)，當(dāng)鋼絲繩受力變化時(shí)，通過A光纖光柵和B光纖光柵的波長值顯示，利用波長解調(diào)裝置將波長值解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理，結(jié)合離層數(shù)值繪制離層量變化曲線和設(shè)定的離層界限值，判斷是否有離層，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂板離層的數(shù)據(jù)變化。利用差動(dòng)式進(jìn)行溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)頂板離層的在線測(cè)量，可靠性高，精確度高，能夠發(fā)出預(yù)警信號(hào)，可避免冒頂事故的發(fā)生。
【專利說明】一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，尤其是一種適用于煤礦巷道及采掘工作面的頂板坍塌的測(cè)量和預(yù)警的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國煤礦開采技術(shù)的不斷提高，我國煤礦行業(yè)得到更好更快的發(fā)展，但是隨著煤礦開采深度的不斷加深，煤礦的礦山壓力顯現(xiàn)更加明顯，造成的災(zāi)害越來越嚴(yán)重。頂板離層是巷道圍巖變形和破壞的主要形式之一，對(duì)于錨桿支護(hù)巷道來說，頂板離層則是最大的安全隱患；巷道頂板的離層位移數(shù)據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便了解錨桿的支護(hù)參數(shù)設(shè)定的合理性、頂板的穩(wěn)定性和巷道頂板上覆巖層裂隙位置的發(fā)育等情況。當(dāng)頂板離層超過一定范圍，如果不及時(shí)采取支護(hù)措施，便會(huì)發(fā)生冒頂?shù)葠盒皂敯迨鹿省?br> [0003]目前，我國煤礦井下常用的頂板離層監(jiān)測(cè)裝置多為機(jī)械式巷道頂板離層指示儀和借助電器元件以聲光方式報(bào)警的巷道頂板離層指示儀，雖然這些手段對(duì)預(yù)防頂板冒落起到積極作用，但是上述監(jiān)測(cè)手段仍具有以下缺點(diǎn):均采用人工定時(shí)觀察測(cè)量頂板離層狀況，在井下讀數(shù)不便，讀數(shù)人為誤差較大，精度不高，不能實(shí)現(xiàn)頂板離層的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)不能很好的對(duì)頂板離層數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，對(duì)巷道和采掘工程安全的可靠性帶來很大的影響。因此，為了及時(shí)科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行錨桿支護(hù)巷道頂板離層的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警，并及時(shí)有效的采取相應(yīng)措施，對(duì)阻止頂板失穩(wěn)及頂板離層自動(dòng)監(jiān)測(cè)，避免突發(fā)性破壞的發(fā)生具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種監(jiān)測(cè)效果好、測(cè)量精度高、能夠及時(shí)預(yù)警和報(bào)警、可靠性好、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，包括設(shè)在頂板鉆孔內(nèi)的垂直測(cè)筒、連接在垂直測(cè)筒下的封裝殼體，所述的封裝殼體上部對(duì)稱設(shè)有定滑輪固定架、鋼帶輪固定架，下部對(duì)稱設(shè)有等強(qiáng)度懸臂梁，封裝殼體的左右兩側(cè)對(duì)稱開有光纖導(dǎo)出孔，所述的滑輪固定架上設(shè)有定滑輪，所述的鋼帶輪固定架上設(shè)有鋼帶輪，所述對(duì)稱設(shè)置的等強(qiáng)度懸臂梁相對(duì)一端分別設(shè)有拉力彈簧，兩根拉力彈簧另一端連接有鋼絲繩，鋼絲繩穿過剛帶輪和定滑輪從垂直測(cè)筒頂部的鋼絲繩引出孔穿出，穿出鋼絲繩引出孔的鋼絲繩的端頭連接有錨固頭，錨固頭上至少設(shè)有兩個(gè)錨固爪；所述的等強(qiáng)度懸臂梁左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有A光纖光柵和B光纖光柵，A光纖光柵與B光纖光柵經(jīng)同一條光纖從光纖導(dǎo)出孔穿出與光纖接線頭連接，光纖導(dǎo)出孔內(nèi)注有封住光纖導(dǎo)出孔的密封膠，從光纖導(dǎo)出孔引出的光纖鎧裝有膠皮保護(hù)層。
[0006]所述的垂直測(cè)筒的直徑為30-35mm，長度為250_350mm。
[0007]所述的錨固頭上安設(shè)的錨固爪為2-4個(gè)。[0008]所述的A光纖光柵與B光纖光柵的形狀大小相同，波長互不相同。
[0009]所述的鋼絲繩的最大長度為7m。
[0010]所述的定滑輪為帶U型槽的塑料軸承滑輪。
[0011]一種使用上述裝置的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)方法:
[0012]a、在錨桿支護(hù)巷道中，向頂板支護(hù)的錨桿附近鉆孔至預(yù)定的深度；
[0013]b、在鉆孔內(nèi)部布置一個(gè)淺部測(cè)點(diǎn)和一個(gè)深部測(cè)點(diǎn)，其中淺部測(cè)點(diǎn)設(shè)置在與頂板錨桿上端處于同一高度，深部測(cè)點(diǎn)設(shè)置在鉆孔上端的穩(wěn)定巖層內(nèi)；
[0014]C、用安裝桿將一個(gè)錨固頭推至鉆孔上端的深部測(cè)點(diǎn)，將另一個(gè)錨固頭推至淺部測(cè)點(diǎn)，此時(shí)盤繞在剛帶輪上的鋼絲繩將會(huì)被拉開，輕拉封裝殼體，確保錨固頭上的錨固爪與巖層已經(jīng)錨固在一起；
[0015]d、封裝殼體外部光纖的光纖接線頭連接至光纖接線盒；
[0016]e、鋼絲繩受力變化通過A光纖光柵和B光纖光柵的波長值顯示，利用波長解調(diào)裝置將波長值解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的直觀顯示頂板離層的數(shù)值，結(jié)合離層數(shù)值繪制離層量變化曲線和設(shè)定的離層界限值，判斷是否有明顯的離層，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂板離層的數(shù)據(jù)變化:
[0017](I)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不變，淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不變，深部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)差值也不變時(shí)，可判斷頂板沒有發(fā)生離層或者頂板離層位置在深部測(cè)點(diǎn)之上，此時(shí)應(yīng)增大深部測(cè)點(diǎn)的深度，監(jiān)測(cè)深部測(cè)點(diǎn)或者淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否有變化，進(jìn)一步判斷頂板離層情況；
[0018](2)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)逐漸增大，淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不變，深部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)差值逐漸增大時(shí)，可判斷頂板離層位置在深部測(cè)點(diǎn)與淺部測(cè)點(diǎn)之間；
[0019](3)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)逐漸增大，淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)逐漸增大，深部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和淺部測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)增幅相同時(shí)，可判斷頂板離層位置在淺部測(cè)點(diǎn)之下。
[0020]有益效果:本發(fā)明利用差動(dòng)式進(jìn)行溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)頂板離層的在線測(cè)量，可避免冒頂事故的發(fā)生，對(duì)錨桿支護(hù)巷道的安全施工及穩(wěn)定性具有重要意義。與已有技術(shù)相比，監(jiān)測(cè)效果好、測(cè)量精度高，能夠?qū)﹄x層數(shù)據(jù)及時(shí)預(yù)警和報(bào)警，可靠性好，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，主要優(yōu)點(diǎn)有:
[0021]1、由于采用剛帶輪結(jié)構(gòu)，鋼絲繩纏繞在剛帶輪上，不論離層位移量多大，只要鋼絲繩的長度足夠，同樣可以精確的測(cè)量離層的數(shù)值；
[0022]2、由于采用的光纖光柵具有極其靈敏的傳感特性，當(dāng)離層位移量發(fā)生很小的變化時(shí)，都可以測(cè)量出來，同時(shí)能夠準(zhǔn)確方便的發(fā)出報(bào)警及預(yù)警信號(hào)；
[0023]3、光纖光柵可實(shí)現(xiàn)井下現(xiàn)場(chǎng)直接采集數(shù)據(jù)，方便靈活，抗電磁干擾能力強(qiáng)；同時(shí)，利用光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高，測(cè)量范圍大；
[0024]4、實(shí)現(xiàn)了頂板離層的在線測(cè)量，頂板離層量通過鋼絲繩以及拉力彈簧將離層位移值轉(zhuǎn)換為等強(qiáng)度懸臂梁的自由端的撓度變化，從而導(dǎo)致粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁左右兩側(cè)的光纖光柵的中心波長的變化，通過測(cè)得光纖光柵波長變化就可以計(jì)算出頂板離層的大??；
[0025]5、等強(qiáng)度懸臂梁左右兩側(cè)的光纖光柵利用差動(dòng)式溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑢?shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，解決應(yīng)變與溫度的交叉敏感的影響，消除了溫度對(duì)光纖光柵應(yīng)變的影響，提高了測(cè)量的精確度?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明的等強(qiáng)度懸臂梁上光纖光柵粘貼位置示意圖；
[0030]圖5為圖4的右視圖；
[0031]圖6為本發(fā)明的安裝布置示意圖；
[0032]圖7為本發(fā)明裝置監(jiān)測(cè)離層的原理圖。
[0033]圖中:1 一垂直測(cè)筒；2 —鋼絲繩引出孔；3 —鋼絲繩；4 一錨固爪；5 —錨固頭；6 一定滑輪固定架；7 —鋼帶輪固定架；8 — A光纖光柵；9 一 B光纖光柵；10 —光纖導(dǎo)出孔；11 一密封膠；12 —光纖；13 —鎧裝膠皮保護(hù)層；14 一光纖接線頭；15 —等強(qiáng)度懸臂梁；16 —拉力彈簧；17 —鋼帶輪；18 —定滑輪；19 —封裝殼體；20 —巷道；21 —錨桿；22 —鉆孔；23 —光纖接線盒，24-淺部測(cè)點(diǎn)，25-深部測(cè)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0035]如圖所示，本發(fā)明的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，它包括設(shè)在頂板鉆孔內(nèi)的垂直測(cè)筒1、垂直測(cè)筒I的直徑為30-35mm，長度為250-350mm，封裝殼體19連接在垂直測(cè)筒I下端，在封裝殼體19上部對(duì)稱設(shè)有定滑輪固定架6、鋼帶輪固定架7，下部對(duì)稱設(shè)有等強(qiáng)度懸臂梁15，封裝殼體19的左右兩側(cè)對(duì)稱開有光纖導(dǎo)出孔10，滑輪固定架6上設(shè)有定滑輪18，鋼帶輪固定架7上設(shè)有鋼帶輪17，對(duì)稱設(shè)置的等強(qiáng)度懸臂梁15相對(duì)一端分別設(shè)有拉力彈簧16，兩根拉力彈簧16另一端連接有鋼絲繩3，鋼絲繩3穿過剛帶輪17和定滑輪18從垂直測(cè)筒I頂部的鋼絲繩引出孔2穿出，穿出鋼絲繩引出孔2的鋼絲繩3的端頭連接有錨固頭5，錨固頭5上至少設(shè)有兩個(gè)錨固爪4 ;所述的等強(qiáng)度懸臂梁15左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有A光纖光柵8和B光纖光柵9, A光纖光柵8與B光纖光柵9的形狀大小相同,上下左右對(duì)齊，波長互不相同，A光纖光柵8與B光纖光柵9經(jīng)同一條光纖12從光纖導(dǎo)出孔10穿出與光纖接線頭14連接，光纖導(dǎo)出孔10內(nèi)注有封住光纖導(dǎo)出孔10的密封膠11，從光纖導(dǎo)出孔10引出的光纖12鎧裝有膠皮保護(hù)層13。
[0036]使用上述裝置的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)的方法:
[0037]a、在錨桿支護(hù)巷道中，向頂板支護(hù)的錨桿附近鉆孔至預(yù)定的深度；
[0038]b、在鉆孔內(nèi)部布置一個(gè)淺部測(cè)點(diǎn)24和一個(gè)深部測(cè)點(diǎn)25，其中淺部測(cè)點(diǎn)24設(shè)置在與頂板錨桿21上端處于同一高度，深部測(cè)點(diǎn)25設(shè)置在鉆孔22上端的穩(wěn)定巖層內(nèi)；
[0039]C、用安裝桿將一個(gè)錨固頭推至鉆孔上端的深部測(cè)點(diǎn)25，將另一個(gè)錨固頭推至淺部測(cè)點(diǎn)24，此時(shí)盤繞在剛帶輪上的鋼絲繩將會(huì)被拉開，輕拉封裝殼體19，確保錨固頭5上的錨固爪4與巖層已經(jīng)錨固在一起；
[0040]d、封裝殼體19外部光纖12的光纖接線頭14連接至光纖接線盒23 ；
[0041]e、鋼絲繩3受力變化通過A光纖光柵8和B光纖光柵9的波長值顯示，利用波長解調(diào)裝置將波長值解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的直觀顯示頂板離層的數(shù)值，結(jié)合離層數(shù)值繪制離層量變化曲線和設(shè)定的離層界限值，判斷是否有明顯的離層，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂板離層的數(shù)據(jù)變化:
[0042](1)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)25的數(shù)據(jù)不變，淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)不變，深部測(cè)點(diǎn)25的數(shù)據(jù)與淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)差值也不變時(shí)，可判斷頂板沒有發(fā)生離層或者頂板離層位置在深部測(cè)點(diǎn)25之上，此時(shí)應(yīng)增大深部測(cè)點(diǎn)25的深度，監(jiān)測(cè)深部測(cè)點(diǎn)25或者淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)是否有變化，進(jìn)一步判斷頂板離層情況；
[0043](2)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)25的數(shù)據(jù)逐漸增大，淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)不變，深部測(cè)點(diǎn)25的數(shù)據(jù)和淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)差值逐漸增大時(shí)，可判斷頂板離層位置在深部測(cè)點(diǎn)25與淺部測(cè)點(diǎn)24之間；
[0044](3)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)25的數(shù)據(jù)逐漸增大，淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)逐漸增大，深部測(cè)點(diǎn)25的數(shù)據(jù)和淺部測(cè)點(diǎn)24的數(shù)據(jù)增幅相同時(shí)，可判斷頂板離層位置在淺部測(cè)點(diǎn)24之下。
[0045]工作原理:當(dāng)頂板出現(xiàn)離層時(shí)，錨固頭與頂板巖層同步移動(dòng)，與盤繞在剛帶輪上的鋼絲繩將被拉出，使得與錨固頭連接的鋼絲繩將會(huì)拉緊，進(jìn)而拉伸拉力彈簧，使拉力彈簧處于拉伸狀態(tài)，進(jìn)一步拉力彈簧將等強(qiáng)度懸臂梁的自由端拉伸彎曲，使粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上的光纖光柵發(fā)生應(yīng)變，使得光纖光柵的中心波長產(chǎn)生漂移，利用光纖解調(diào)裝置將波長信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，傳至計(jì)算機(jī)，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示頂板離層的數(shù)據(jù)變化。本發(fā)明采用的光纖光柵具有極其靈敏的傳感特性，利用差動(dòng)式溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，消除了溫度?duì)光纖光柵應(yīng)變的影響，可以精確的測(cè)量離層位移量的數(shù)值。實(shí)現(xiàn)了頂板離層的在線測(cè)量，井下現(xiàn)場(chǎng)直接采集數(shù)據(jù)，方便靈活，抗電磁干擾能力強(qiáng)；同時(shí)，利用光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高，測(cè)量范圍大，同時(shí)能夠準(zhǔn)確方便的發(fā)出報(bào)警及預(yù)警信號(hào)，及早發(fā)現(xiàn)頂板失穩(wěn)的征兆，以避免冒頂事故的發(fā)生，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可作為修改、完善錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的依據(jù)，對(duì)錨桿支護(hù)巷道的安全施工及穩(wěn)定性具有重要意義。
[0046]本發(fā)明為了解決光纖光柵在進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量時(shí)，由于溫度變化引起的應(yīng)變、溫度交叉敏感問題，采用了差動(dòng)式溫度補(bǔ)償方法。等強(qiáng)度懸臂梁的左右兩側(cè)的光纖光柵為形狀大小相同，上下左右對(duì)齊的不同中心波長的光纖光柵，且處于相同的工作環(huán)境中。因此，溫度變化會(huì)引起兩個(gè)光纖光柵的中心波長同步漂移變化，而應(yīng)力引起的兩個(gè)光纖光柵的中心波長變化是大小相同方向相反的，等強(qiáng)度懸臂梁左側(cè)面的A光纖光柵的中心波長為Xa，右側(cè)面的B光纖光柵的中心波長為Xb，它們均是溫度和應(yīng)力共同影響的，即入A=入應(yīng)力+入溫度，入B=入溫度-入應(yīng)力，將左右兩個(gè)光纖光柵的中心波長入A、入B相減，即入A-入B = 2入應(yīng)力，從而消除溫度對(duì)光纖光柵的影響，解決應(yīng)變與溫度交叉敏感的問題，提高測(cè)量的精確度與靈敏度。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:它包括設(shè)在頂板鉆孔內(nèi)的垂直測(cè)筒(I)、連接在垂直測(cè)筒(I)下的封裝殼體(19)，所述的封裝殼體(19)上部對(duì)稱設(shè)有定滑輪固定架(6)、鋼帶輪固定架(7)，下部對(duì)稱設(shè)有等強(qiáng)度懸臂梁(15)，封裝殼體(19)的左右兩側(cè)對(duì)稱開有光纖導(dǎo)出孔(10)，所述的滑輪固定架(6)上設(shè)有定滑輪(18)，所述的鋼帶輪固定架(7)上設(shè)有鋼帶輪(17)，所述對(duì)稱設(shè)置的等強(qiáng)度懸臂梁(15)相對(duì)一端分別設(shè)有拉力彈簧(16)，兩根拉力彈簧(16)另一端連接有鋼絲繩(3)，鋼絲繩(3)穿過剛帶輪(17)和定滑輪(18)從垂直測(cè)筒(I)頂部的鋼絲繩引出孔(2)穿出，穿出鋼絲繩引出孔(2)的鋼絲繩 (3)的端頭連接有錨固頭(5)，錨固頭(5)上至少設(shè)有兩個(gè)錨固爪(4);所述的等強(qiáng)度懸臂梁(15)左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有A光纖光柵(8)和B光纖光柵(9), A光纖光柵(8)與B光纖光柵(9)經(jīng)同一條光纖(12)從光纖導(dǎo)出孔(10)穿出與光纖接線頭(14)連接，光纖導(dǎo)出孔(10)內(nèi)注有封住光纖導(dǎo)出孔(10)的密封膠(11)，從光纖導(dǎo)出孔(10)引出的光纖(12)鎧裝有膠皮保護(hù)層(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的垂直測(cè)筒(I)的直徑為30-35mm，長度為250_350mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的錨固頭(5)上安設(shè)的錨固爪(4)為2-4個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的A光纖光柵(8)與B光纖光柵(9)的形狀大小相同,波長互不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的鋼絲繩(3)的最大長度為7m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的定滑輪(18)為帶U型槽的塑料軸承滑輪。
7.一種使用權(quán)利要求1所述裝置的礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: a、在錨桿支護(hù)巷道中，向頂板支護(hù)的錨桿附近鉆孔至預(yù)定的深度； b、在鉆孔內(nèi)部布置一個(gè)淺部測(cè)點(diǎn)(24)和一個(gè)深部測(cè)點(diǎn)(25)，其中淺部測(cè)點(diǎn)(24)設(shè)置在與頂板錨桿(21)上端處于同一高度，深部測(cè)點(diǎn)(25)設(shè)置在鉆孔(22)上端的穩(wěn)定巖層內(nèi)； C、用安裝桿將一個(gè)錨固頭推至鉆孔上端的深部測(cè)點(diǎn)(25)，將另一個(gè)錨固頭推至淺部測(cè)點(diǎn)(24)，此時(shí)盤繞在剛帶輪上的鋼絲繩將會(huì)被拉開，輕拉封裝殼體(19)，確保錨固頭(5)上的錨固爪(4)與巖層已經(jīng)錨固在一起； d、將封裝殼體(19)外部光纖(12)的光纖接線頭(14)連接至光纖接線盒(23)； e、鋼絲繩(3)在頂板離層中的受力變化通過A光纖光柵(8)和B光纖光柵(9)的波長顯示，利用波長解調(diào)裝置將波長值解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示頂板離層的位移量，根據(jù)離層位移量繪制變化曲線和設(shè)定的離層界限值，判斷是否有離層，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂板離層的數(shù)據(jù)變化: (1)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)(25)的數(shù)據(jù)不變，淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)不變，深部測(cè)點(diǎn)(25)的數(shù)據(jù)與淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)差值也不變時(shí)，可判斷頂板沒有發(fā)生離層或者頂板離層位置在深部測(cè)點(diǎn)(25)之上，此時(shí)應(yīng)增大深部測(cè)點(diǎn)(25)的深度，監(jiān)測(cè)深部測(cè)點(diǎn)(25)或者淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)是否有變化，進(jìn)一步判斷頂板離層情況； (2)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)(25)的數(shù)據(jù)逐漸增大，淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)不變，深部測(cè)點(diǎn)(25)的數(shù)據(jù)和淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)差值逐漸增大時(shí)，可判斷頂板離層位置在深部測(cè)點(diǎn)(25)與淺部測(cè)點(diǎn)(24)之間； (3)當(dāng)深部測(cè)點(diǎn)(25)的數(shù)據(jù)逐漸增大，淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)逐漸增大，深部測(cè)點(diǎn)(25)的數(shù)據(jù)和淺部測(cè)點(diǎn)(24)的數(shù)據(jù)增幅相`同時(shí)，可判斷頂板離層位置在淺部測(cè)點(diǎn)(24)之下。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK103528530SQ201310511355
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】方新秋, 梁敏富, 吳剛, 劉曉寧, 劉宗柱, 樊海亮, 劉興國 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)