專利名稱：一種礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種監(jiān)測礦山豎井變形的裝置，屬于檢測儀器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
豎井工程是從地表向下延深的垂直的礦山結(jié)構(gòu)，在施工期間借助吊盤進行掘進施 工和圍巖支護。一旦豎井投入使用，人員難以直接近距離接觸實施變形監(jiān)測。不僅傳統(tǒng)的 收斂變形監(jiān)測、激光測距儀等監(jiān)測技術(shù)難以開展測量，而且豎井結(jié)構(gòu)環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的傳感 器也難以適應(yīng)工作條件。一旦傳感器被破壞難以恢復。由此可見。豎井工程變形監(jiān)測是一 項十分困難而又艱巨的研究工作。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的問題是提供一種能夠?qū)ΦV山豎井變形進行實時、遠距離、 自動高精度監(jiān)測的礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置，它由傳感部分、傳輸光纖和光纖光柵解調(diào)儀組 成，傳感部分安裝在礦山豎井從地面打孔灌漿加固時的多個鉆孔內(nèi)，傳輸光纖兩端分別與 傳感部分和光纖光柵解調(diào)儀相連接。上述礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置，傳感部分是每個鉆孔內(nèi)分別布置兩根單模應(yīng)變 光纖和一根凱拉式光纖。本實用新型的有益之處在于在已經(jīng)發(fā)生變形災害的豎井工程中，不僅監(jiān)測環(huán)境 惡劣，施工條件困難，每個豎井的變形破壞機理和受力環(huán)境存在很大差異。特別是當豎井已 經(jīng)完工，吊盤已經(jīng)拆除，已經(jīng)失去了井壁安裝傳感器的最佳時機時，本實用新型能夠借助于 錨索鉆孔工程，在鉆孔內(nèi)埋設(shè)BOTDR分布式光纖傳感器，由此監(jiān)測豎井圍巖的變形，實現(xiàn)對 豎井的安全監(jiān)測和風險預測。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)方框圖。圖中標記如下光纖光柵解調(diào)儀1、傳輸光纖2、傳感部分3。
具體實施方式
本實用新型適用于在豎井已經(jīng)出現(xiàn)變形的情況下，在對井筒進行加固維修時，可 采取井圍巖錨索加固鉆孔的光纖埋設(shè)和變形監(jiān)測，以提高豎井的穩(wěn)定性。這時一般采用在 豎井圍巖從地表打下向鉆孔注漿和錨索進行圍巖加固處理，借助于錨索鉆孔工程，在鉆孔 內(nèi)埋設(shè)了 BOTDR分布式光纖傳感器，由此監(jiān)測風井圍巖的變形，實現(xiàn)對豎井的安全監(jiān)測和 風險預測。分布式光纖和點式光柵技術(shù)均為先進的光傳感技術(shù)，主要差別為終端探測器件。
3分布式采用連續(xù)式光纖，而光纖光柵技術(shù)采用點式傳感器。把探測光纖和光柵傳感器安裝 被測結(jié)構(gòu)體表面，便能夠使監(jiān)測系統(tǒng)感知和處理信息，并執(zhí)行處理結(jié)果，對環(huán)境的刺激作出 自適應(yīng)響應(yīng)，使離線、靜態(tài)、被動的檢測變?yōu)樵诰€、動態(tài)、實時、預警、主動監(jiān)測與控制，實現(xiàn) 增強結(jié)構(gòu)安全、減輕質(zhì)量、降低能耗、提高結(jié)構(gòu)性能等目標。由于光纖徑細，柔韌，質(zhì)輕，具有 優(yōu)良適應(yīng)性，結(jié)合光柵傳感器的超高精度和靈敏性，能集信息傳輸與傳感于一體，便于實現(xiàn) 分布式傳感或多點傳感器的重復使用，寬頻帶與高的數(shù)據(jù)傳輸率，即使在強風、強腐蝕、強 磁場、有爆炸性氣體等惡劣環(huán)境下，也能夠進行高精確度、高速度和安全的遠距離檢測等優(yōu) 良特性，已成為智能結(jié)構(gòu)首選的信息傳輸與傳感載體——光纖智能結(jié)構(gòu)。采用光纖傳感技術(shù)進行結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測具有如下優(yōu)點(1)不受電磁場的干擾，電絕緣性好，耐潮濕耐化學侵蝕等惡劣環(huán)境；(2)質(zhì)量輕，體積小，對結(jié)構(gòu)影響小，易于布置；(3)實現(xiàn)分布式測量，監(jiān)測面全面；(4)監(jiān)測的量是波長信息，因此不受接頭損耗、光路損耗因素的影響，對環(huán)境干擾 不敏感；(5)單位長度上信號衰減小，可實現(xiàn)長距離集中監(jiān)控；(6)靈敏度高，精度高；(7)使用壽命長。根據(jù)加固工程的情況，分布式光纖監(jiān)測方案如下1、根據(jù)灌漿鉆孔設(shè)計，分別在鉆孔安裝了分布式光纖，孔內(nèi)光纖長度根據(jù)注漿孔 深而定，每個孔內(nèi)分別布置兩根單模應(yīng)變光纖和一根凱拉式光纖。2、由于施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，在每個鉆孔分別安裝了光纖。在鉆孔安裝結(jié)束，在地面 布設(shè)了主光纜把傳輸光纖2引入了控制室，與光纖光柵解調(diào)儀1連接，最終形成了已經(jīng)變形 的豎井圍巖變形監(jiān)測系統(tǒng)。3、在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)形成后進行測試，結(jié)果顯示鉆孔內(nèi)光纖的有效長度最長和監(jiān)測系統(tǒng) 的工作狀態(tài)。4、從測試數(shù)據(jù)顯示分析豎井的變形狀況。光纖光柵解調(diào)儀內(nèi)置超輻射寬帶光源，通過光機模塊將光源耦合到現(xiàn)場光纖光柵 傳感器?，F(xiàn)場光纖光柵傳感器所反射的各中心波長再次反射回光機模塊，光機模塊將反射 信號送入波長檢測單元，在波長檢測單元中通過FP掃描技術(shù)感知各傳感器反射的中心波 長值，比較各傳感器中心波長的變化量推算被測物理量。光纖光柵解調(diào)儀最后將被測物理 量數(shù)值輸出并顯示。本實用新型的一個實施例采用的是光纖光柵FBG傳感器和AQ8603光纖應(yīng)變分析 儀。
權(quán)利要求一種礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置，其特征在于它由傳感部分[3]、傳輸光纖[]和光纖光柵解調(diào)儀[1]組成，傳感部分[3]安裝在礦山豎井從地面打孔灌漿加固時的多個鉆孔內(nèi)，傳輸光纖[2]兩端分別與傳感部分[3]和光纖光柵解調(diào)儀[1]相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置，其特征在于所述的傳感部分 [3]是每個鉆孔內(nèi)分別布置兩根單模應(yīng)變光纖和一根凱拉式光纖。
專利摘要一種礦山豎井變形光纖監(jiān)測裝置，屬于檢測儀器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于對礦山豎井變形進行實時、遠距離、自動高精度監(jiān)測，其技術(shù)方案是它由傳感部分、傳輸光纖和光纖光柵解調(diào)儀組成，傳感部分安裝在礦山豎井從地面打孔灌漿加固時的多個鉆孔內(nèi)，傳輸光纖兩端分別與傳感部分和光纖光柵解調(diào)儀相連接。本實用新型的有益之處在于在已經(jīng)發(fā)生變形災害的豎井工程中，每個豎井的變形破壞機理和受力環(huán)境存在很大差異，特別是當豎井已經(jīng)完工，吊盤已經(jīng)拆除，已經(jīng)失去了井壁安裝傳感器的最佳時機時，本實用新型能夠借助于錨索鉆孔工程，在鉆孔內(nèi)埋設(shè)BOTDR分布式光纖傳感器，由此監(jiān)測豎井圍巖的變形，實現(xiàn)對豎井的安全監(jiān)測和風險預測。
文檔編號E21B47/00GK201753600SQ20102023149
公開日2011年3月2日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者劉增輝, 南世卿, 宋愛東, 張永坤, 翟淑華, 胡文劍, 郭獻章, 韓瑞亮, 高謙 申請人:河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司;河北鋼鐵集團有限公司