謝成梁

摘要 采用光纖傳感器紐建煤礦副井馬頭門變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合工業(yè)級(jí)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)副井馬頭門變形監(jiān)測的自動(dòng)化和分析問題的科學(xué)化。

【關(guān)鍵詞】光纖傳感器 馬頭門監(jiān)測 實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測系統(tǒng)

1 引言

我國做作為當(dāng)今世界煤礦需求大國，煤礦能源在我國能源使用中占據(jù)近三分之二比例，煤礦能源的開發(fā)也成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一條重要因素。雖然前幾年我國對煤炭大力開采致使產(chǎn)煤過剩，但是煤炭作為我國的基礎(chǔ)能源，仍然在持續(xù)不斷地進(jìn)行開采。

近些年以來，煤炭采掘涉及到的整體規(guī)模正在全面獲得擴(kuò)大，而與之相應(yīng)的采煤技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了突顯的優(yōu)化與改進(jìn)。在當(dāng)前的采煤實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)更多關(guān)注井筒的采煤通道。這是由于，井筒通道是否具備通暢性，其直接決定著煤炭采掘的實(shí)效性。而馬頭門是境地車場巷道與立井井筒連接的過渡段，是礦井的咽喉部位，因此，對馬頭門的變形和破壞機(jī)理進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和分析，確保礦井連續(xù)安全的生產(chǎn)運(yùn)行具有十分重要的意義。

相比來講，馬頭門監(jiān)測本身具備相對狹窄的操作空間以及復(fù)雜性的操作流程，同時(shí)也受到較短施工時(shí)間給其帶來的約束性。在當(dāng)前階段中，施工人員通常來講可以憑借電傳感器來完成全方位的實(shí)時(shí)性監(jiān)測。但是不應(yīng)當(dāng)忽視，運(yùn)用上述監(jiān)測方式很有可能欠缺必要的靈活度，同時(shí)也埋下了監(jiān)測失效的隱患與風(fēng)險(xiǎn)。因此為了在根本上轉(zhuǎn)變當(dāng)前的現(xiàn)狀，針對變形在線檢測應(yīng)當(dāng)將其建立于光纖傳感器的分布式監(jiān)測手段基礎(chǔ)上。

2 光纖光柵傳感器

2.1 基本技術(shù)原理

早在上世紀(jì)末，光纖傳感器就已經(jīng)誕生。截至目前，光纖傳感器已經(jīng)被運(yùn)用于多種多樣的行業(yè)與領(lǐng)域，其在根本上應(yīng)當(dāng)屬于信息化傳感設(shè)施。光纖光柵傳感器最根本的原理應(yīng)當(dāng)包含如下：系統(tǒng)針對外界現(xiàn)有的物理參量予以全面的辨別，在此前提下獲得特定波長范圍內(nèi)的傳感信息。因此可見，上述傳感器具備調(diào)制波長的基本特征。

與此同時(shí)，光纖光柵傳感器還能用來測定當(dāng)前現(xiàn)有的外界應(yīng)力以及溫度等要素，因此其應(yīng)當(dāng)能夠適用于沖擊檢測、振動(dòng)阻尼檢測以及形狀控制等各個(gè)領(lǐng)域，在此前提下全面測定某些潛在性的結(jié)構(gòu)缺陷。受到波長漂移給其帶來的顯著影響，光纖傳感器針對實(shí)時(shí)性的外界應(yīng)力以及外界溫度改變都能予以相應(yīng)的感知，進(jìn)而給出了全方位的檢測結(jié)論。

2.2 光纖傳感器具備的獨(dú)特優(yōu)勢

如表1所示。

因此可見，光纖光柵的新型傳感器更加適用于規(guī)模較大的組網(wǎng)監(jiān)測，通過運(yùn)用在線監(jiān)測的手段與方式來顯著優(yōu)化整個(gè)組網(wǎng)監(jiān)測的流程。

3 基于光纖傳感器的馬頭門變形監(jiān)測系統(tǒng)方案

3.1 煤礦馬頭門簡介

國投新集能源股份有限公司板集礦，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬t/年，采用立井開拓方式，。主、副、風(fēng)三個(gè)井筒在同一工業(yè)廣場內(nèi)，各井筒處于井筒加固維護(hù)階段。本監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用在副井的馬頭門處。

馬頭門是井底車場巷道與立井井筒連接的過渡段、副井井筒與井底車場的聯(lián)接處。形狀似馬頭，是礦巖、設(shè)備、材料和人員的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)。是礦井的咽喉部位，服務(wù)年限長。在立井井筒與平巷（石門）的連接處，空間較大，頂斜，剖面形似馬頭的巷道。它是立井與井底車場的聯(lián)系巷道，馬頭門設(shè)有穩(wěn)罐、推車和阻車設(shè)備以及信號(hào)房等。采用混凝土或鋼筋混凝土支護(hù)。

板集礦的副井馬頭門處于修復(fù)階段，將啟動(dòng)加固處理，其加固方案為采用外層550m厚c50鋼筋混凝土（厚度包括U型鋼），內(nèi)層800mm厚C60鋼筋鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)。對于加固過程中鋼結(jié)構(gòu)及混凝土的變形監(jiān)測至關(guān)重要。

4 結(jié)論

從基本特征來講，馬頭門監(jiān)測適用于當(dāng)前現(xiàn)有的煤礦變形監(jiān)測，此項(xiàng)舉措具有突顯的適用性價(jià)值。這是由于，運(yùn)用上述監(jiān)測方式有助于拓寬現(xiàn)有的測點(diǎn)分布范圍，同時(shí)也能夠適應(yīng)惡劣性較強(qiáng)的現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境。與此同時(shí)，對于煤礦監(jiān)測應(yīng)當(dāng)能夠全面保障其應(yīng)有的實(shí)時(shí)性以及精準(zhǔn)性，在此前提下突顯了變形監(jiān)測獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢。具體在設(shè)置光纖傳感器時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其鋪設(shè)于井筒的特定位置上，有利于變形監(jiān)測的自動(dòng)化和分析問題的科學(xué)化。

實(shí)踐證明，光纖光柵傳感器在復(fù)雜的井筒馬頭門變形在線監(jiān)測中，能夠精確的檢測到加固過程中鋼結(jié)構(gòu)及混凝土的變形，為用戶提供可靠的預(yù)防及治理依據(jù)。

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