CN108915773A - 顶板压力监测*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种顶板压力监测***，包括多个沿矿井长度方向均匀间隔布设用于检测顶板压力的压力传感器、多根串联且分别张紧固定于两相邻压力传感器之间的光缆、通过拉力使对应坍塌处的光缆断开的断开器、设置于光缆外端部的光时域反射单元和用于根据光时域反射单元的时域反射信号计算光缆断开位置的控制主机；压力传感器的输出端通过光纤耦合器将检测到的压力信号输入光缆实现压力信号输出；所述控制主机通过光缆接收压力信号并处理压力信号；能够检测顶压力的同时，该***能够快速检测井内具体坍塌位置，缩短救援时间，并且能够对多处坍塌进行检测，工作效率高，检测准确。

Description

顶板压力监测***
技术领域
本发明涉及煤矿领域，具体涉及一种顶板压力监测***。
背景技术
在煤矿等矿井中，工作面推采过后，围岩原有结构受到了破坏，顶板岩层会发生周期性断裂、跨落，易导致安全事故，而发现事故及救援时间的长短很大程度上决定了事故的损失程度，此外，发生事故后如不能及时处置及管控，极易引发后果更严重的二次事故；而对于一般的矿井而言，其长度短则几公里，长则几十公里，而对于在矿井内具体坍塌位置的快速定位一直时本领急需解决的问题，由于不能快速检测井内具体坍塌位置，导致因救援时间的耽搁造成不可估量的损失。
因此，为解决以上问题，需要一种顶板压力监测***，能够检测顶压力的同时，该***能够快速检测井内具体坍塌位置，缩短救援时间，并且能够对多处坍塌进行检测，工作效率高，检测准确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供顶板压力监测***，能够检测顶压力的同时，该***能够快速检测井内具体坍塌位置，缩短救援时间，并且能够对多处坍塌进行检测，工作效率高，检测准确。
本发明的顶板压力监测***，包括多个沿矿井长度方向均匀间隔布设用于检测顶板压力的压力传感器、多根串联且分别张紧固定于两相邻压力传感器之间的光缆、通过拉力使对应坍塌处的光缆断开的断开器、设置于光缆外端部的光时域反射单元和用于根据光时域反射单元的时域反射信号计算光缆断开位置的控制主机；压力传感器的输出端通过光纤耦合器将检测到的压力信号输入光缆实现压力信号输出；所述控制主机通过光缆接收压力信号并处理压力信号。
进一步，所述断开器包括圆盘、固定于圆盘周向侧壁的切断刃和固定于圆盘周向侧壁的导向块，所述切断刃的刃口沿圆盘的径向由内到外设置，导向块沿圆盘的径向设置且导向块设置有导向束缚孔，所述光缆的一端穿过导向束缚孔并沿圆盘周向侧壁以压紧于刃口的方式缠绕一周后反向穿过导向束缚孔并固定于压力传感器，光缆的另一端固定于相邻的压力传感器；两相邻压力传感器之间均设置有断开器。
进一步，所述圆盘的周向侧壁沿周向设置有限位环槽。
进一步，多根光缆串联后形成一组检测光缆，顶板压力监测***至少包括并列的第一组检测光缆和第二组检测光缆，所述第一组检测光缆和第二中组检测光缆的相邻段分别为设置有断开器的预紧段和设置有展开长度的松弛段，所述第一组检测光缆的预紧段和第二中组检测光缆中的松弛段对应，所述第一组检测光缆的松弛段和第二中组检测光缆中的预紧段对应。
进一步，所述顶板压力监测***包括五组检测光缆，其中一组检测光缆的预紧段两侧分别设置为四段松弛段，且一组检测光缆的预紧段与其他四组检测光缆对应的光缆段均为松弛段，两相邻压力传感器之间至少设置有一个预紧段。
进一步，两相邻压力传感器的距离为8-12米。
进一步，所述切断刃与导向板沿径向对称设置。
进一步，所述导向束缚孔的中心轴与圆盘的切线平行。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种顶板压力监测***，当矿井内某处发生坍塌事故，切断器根据坍塌应力切断光缆，使光缆中断光时域反射单元进行监测，将时域反射信号上传至控制主机进行处理，及时判断坍塌位置，而正常使用时，光缆作为信号传输线，安全性高，能够检测顶压力的同时，该***能够快速检测井内具体坍塌位置，缩短救援时间，并且能够对多处坍塌进行检测，工作效率高，检测准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制结构示意图；
图3为本发明中切断器的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本实施例中的顶板压力监测***，包括多个沿矿井长度方向均匀间隔布设用于检测顶板压力的压力传感器1、多根串联且分别张紧固定于两相邻压力传感器1之间的光缆、通过拉力使对应坍塌处的光缆断开的断开器、设置于光缆外端部的光时域反射单元和用于根据光时域反射单元的时域反射信号计算光缆断开位置的控制主机；压力传感器1的输出端通过光纤耦合器将检测到的压力信号输入光缆实现压力信号输出；所述控制主机通过光缆接收压力信号并处理压力信号；光时域反射单元，设置于光缆的端部，用于发出检测光并采集返回的时域反射信号，其输出端与控制主机的输出端连接；光时域反射单元对光缆(光纤传感器)发射检测光信号，利用光信号在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射原理，在线实时监测光缆(光纤传感器)，当矿井内某处发生坍塌事故，切断器2根据坍塌应力切断光缆，使光缆中断光时域反射单元进行监测，将时域反射信号上传至控制主机进行处理，及时判断坍塌位置，而正常使用时，光缆作为信号传输线，安全性高，能够检测顶压力的同时，该***能够快速检测井内具体坍塌位置，缩短救援时间，并且能够对多处坍塌进行检测，工作效率高，检测准确；所述光时域反射单元为现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，所述断开器包括圆盘、固定于圆盘周向侧壁的切断刃21和固定于圆盘周向侧壁的导向块22，所述切断刃的刃口沿圆盘的径向由内到外设置，导向块沿圆盘的径向设置且导向块设置有导向束缚孔23，所述光缆的一端穿过导向束缚孔并沿圆盘周向侧壁以压紧于刃口的方式缠绕一周后反向穿过导向束缚孔并固定于压力传感器1，光缆的另一端固定于相邻的压力传感器1；两相邻压力传感器1之间均设置有断开器；所述切断刃可为固定于圆盘上的刀片，而导向板利于防止圆盘在受到光纤两侧拉力时翻转，保证切断刃有效切断光缆，结构简单，安装方便，成本低廉，通过坍塌时，对应处多个压力传感器1位置发生移动或坍塌物压对应光缆，产生的拉力时光纤被切断，通过光时域反射单元进行监测。
本实施例中，所述圆盘的周向侧壁沿周向设置有限位环槽；利于保证光缆的固定稳定，所述切断器2在光缆的初始张紧力下悬空(该初始张紧力不能使光缆被切断)，结构简单，使用方便，节约空间。
本实施例中，多根光缆串联后形成一组检测光缆，顶板压力监测***至少包括并列的第一组检测光缆和第二组检测光缆，所述第一组检测光缆和第二中组检测光缆的相邻段分别为设置有断开器的预紧段和设置有展开长度的松弛段，所述第一组检测光缆的预紧段和第二中组检测光缆中的松弛段对应，所述第一组检测光缆的松弛段和第二中组检测光缆中的预紧段对应；所述顶板压力监测***包括五组检测光缆，其中一组检测光缆的预紧段两侧分别设置为四段松弛段，如图所示，且一组检测光缆的预紧段4a与其他四组检测光缆对应的光缆段均为松弛段(包括松弛段5a、松弛段5b、松弛段5c、松弛段5d)，两相邻压力传感器1之间至少设置有一个预紧段；当然，所述光纤外层设置有保护层，使得光纤在被挤压后不会被压坏，相邻压力传感器1的距离设置为10米，预紧段的长度为10，松弛段可设置为15米，在多点坍塌时，利于不同位置的坍塌可被不同组检测光缆分别独立检测，增大适用范围。
本实施例中，两相邻压力传感器1的距离为8-12米，优选为10米。
本实施例中，所述切断刃与导向板沿径向对称设置；方便光缆被切断。
本实施例中，所述导向束缚孔的中心轴与圆盘的切线平行；受力平衡。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种顶板压力监测***，其特征在于：包括多个沿矿井长度方向均匀间隔布设用于检测顶板压力的压力传感器、多根串联且分别张紧固定于两相邻压力传感器之间的光缆、通过拉力使对应坍塌处的光缆断开的断开器、设置于光缆外端部的光时域反射单元和用于根据光时域反射单元的时域反射信号计算光缆断开位置的控制主机；压力传感器的输出端通过光纤耦合器将检测到的压力信号输入光缆实现压力信号输出；所述控制主机通过光缆接收压力信号并处理压力信号。
2.根据权利要求1所述的顶板压力监测***，其特征在于：所述断开器包括圆盘、固定于圆盘周向侧壁的切断刃和固定于圆盘周向侧壁的导向块，所述切断刃的刃口沿圆盘的径向由内到外设置，导向块沿圆盘的径向设置且导向块设置有导向束缚孔，所述光缆的一端穿过导向束缚孔并沿圆盘周向侧壁以压紧于刃口的方式缠绕一周后反向穿过导向束缚孔并固定于压力传感器，光缆的另一端固定于相邻的压力传感器；两相邻压力传感器之间均设置有断开器。
3.根据权利要求2所述的顶板压力监测***，其特征在于：所述圆盘的周向侧壁沿周向设置有限位环槽。
4.根据权利要求3所述的顶板压力监测***，其特征在于：多根光缆串联后形成一组检测光缆，顶板压力监测***至少包括并列的第一组检测光缆和第二组检测光缆，所述第一组检测光缆和第二中组检测光缆的相邻段分别为设置有断开器的预紧段和设置有展开长度的松弛段，所述第一组检测光缆的预紧段和第二中组检测光缆中的松弛段对应，所述第一组检测光缆的松弛段和第二中组检测光缆中的预紧段对应。
5.根据权利要求4所述的顶板压力监测***，其特征在于：所述顶板压力监测***包括五组检测光缆，其中一组检测光缆的预紧段两侧分别设置为四段松弛段，且一组检测光缆的预紧段与其他四组检测光缆对应的光缆段均为松弛段，两相邻压力传感器之间至少设置有一个预紧段。
6.根据权利要求5所述的顶板压力监测***，其特征在于：两相邻压力传感器的距离为8-12米。
7.根据权利要求2所述的顶板压力监测***，其特征在于：所述切断刃与导向板沿径向对称设置。
8.根据权利要求2所述的顶板压力监测***，其特征在于：所述导向束缚孔的中心轴与圆盘的切线平行。
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