分布式光纖煤礦安全監(jiān)測

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南京嘉兆儀器設備有限公司

蔡先生 
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網址： https://www.cazor.com.cn
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管道產品  https://www.cazor.com.cn/product/14/109.html
監(jiān)測站 相關  https://www.cazor.com.cn/product/14/121.html

、方案背景

我國煤炭儲量豐富，探明煤炭儲量超過 1.5萬億噸，位居-。2022年我國能源消費總量是54.1億噸標準煤，其中煤炭消費量占能源消費總量的56.2%，2022年我國煤炭產量為44.96億噸，是上產煤量-的。

然而煤炭資源的開采也引發(fā)了一系列問題，如采動引起的覆巖破壞變形可能導致支持系統(tǒng)失穩(wěn)，對采礦工人的-造成威脅；采空區(qū)上方覆巖的變形會造成地表的沉降變形，對采煤地區(qū)的環(huán)境造成產生重大影響，影響土地資源的利用；煤層采動覆巖變形可能導致堆積體滑塌，導致排水系統(tǒng)阻塞或遭到破壞；此外，煤層采動覆巖變形可能使瓦斯逸出管道斷開，終造成瓦斯-事故，對人員造成傷害。為了減少這些風險，需要對煤層采動覆巖變形進行持續(xù)監(jiān)測，并及時采取有效措施。分布式光纖傳感技術具備可長距離監(jiān)測、抗電磁干擾、耐腐蝕、高靈敏度、安裝方便等優(yōu)點，可以全面實現煤礦安全監(jiān)測，為瓦斯治理、礦壓-、離層水害-等提供保障。

隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭開采的范圍也逐漸向縱深處發(fā)展，豎井井工的開采方式逐漸成為煤礦開采的重要方式，煤礦井筒屬于深長型-型結構，其耐久性要求較高，同時由于地下水、地應力和有害化學物質等環(huán)境因素的影響，會導致井壁出現開裂受損等現象，進而對井壁結構承載力產生威脅，甚至可能導致立井結構直接出現失穩(wěn)、坍塌等-災害事故，-威脅井下工作人員的-，因此對井筒變形實時監(jiān)測，對保障煤礦安全生產具有重要意義。

二、方案概述

1）采動覆巖分布式光纖監(jiān)測

利用分布式光纖傳感技術可以在煤礦采區(qū)內實現實時連續(xù)監(jiān)測，為使應變傳感光纜與覆巖-地耦合，根據實際勘察的情況，在未開采的煤層上方圍巖處垂直向下打一鉆孔，采用鉆孔埋入法將光纜綁在pvc管上植入鉆孔中，在與通信光纜、法蘭連接后，引至大巷，采用精度更高的botda模式，將光纜兩端均接入分布式光纖解調儀，隨著工作面的推進，開采工作逐漸靠近監(jiān)測孔時，采區(qū)的影響圈也逐漸靠近監(jiān)測孔，應變傳感光纜可以-感知到在此過程中覆巖體的變形，并通過分布式光纖解調儀將數據展現給用戶。根據傳感光纜的拉應變分布及應變量的大小可以分析圍巖松動圈的范圍，根據其應變狀態(tài)及其變化，再結合地層的分布特征，可以分析出地層變形狀態(tài)并能夠對采動過程中的離層變形進行監(jiān)測和分析。根據監(jiān)測及分析所得到的數據，用戶可以針對性的優(yōu)化改進采煤和支護措施，同時及時補救采動帶來的安全風險。

2）煤礦井筒分布式光纖監(jiān)測

起初，研究人員對煤礦井筒的變形監(jiān)測主要是通過布設光纖光柵傳感器的方式，取得了一定的研究成果，但是由于光纖光柵傳感器屬于準分布式的傳感器，雖然比傳統(tǒng)點式傳感器的效果有所-，但是在井筒長距離、大范圍的監(jiān)測優(yōu)勢不大。我司的分布式光纖監(jiān)測方案在大范圍、長距離的監(jiān)測中-，通過在井壁豎向和環(huán)向布設應變傳感光纜，可以實時監(jiān)測井壁應力變形情況，監(jiān)測數據實時傳輸到監(jiān)測站中的分布式光纖解調儀中，可以幫助用戶及時發(fā)現安全風險，使得采煤作業(yè)安全-。
井筒變形監(jiān)測分布式光纖布設示意圖

四、方案功能特點

1）耐水性、電絕緣好、耐腐蝕，抗電磁干擾；

2）通信容量大、速度快、靈敏度高，可遠距測量；

3）分布式光纖解調儀的監(jiān)測距離長，超過60km，可以根據用戶的需求進行選擇，設定的空間分辨率在整個距離范圍內保持不變，光學預算高，光纖安裝余地大；

4）監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)有效性高，可提供大壩完整性危害的實時信息；

5）專有的監(jiān)測軟件-對檢測到的事件進行智能分析，建立有效的通信預警，并小化-。

五、主要監(jiān)測設備

1）長距離分布式光纖解調儀ditest

2）應變傳感光纜smc

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