基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

侯公羽¹，胡涛¹，徐桂城²，马占彪³，梁海平³，王顺光³，郑纲⁴

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 中电科仪器仪表有限公司3. 山西省阳泉荫营煤矿4. 中煤科工集团西安研究院有限公司

摘 要：当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。

关键词：巷道顶板监测;顶板变形;分布式光纤技术;光纤应变;布里渊光时域反射计;钢绞线光纤;