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原文传递基于光纤的采场覆岩离层监测方法

专利名称：	基于光纤的采场覆岩离层监测方法
摘要：	本发明公开了一种基于光纤的采场覆岩离层监测方法，属于土壤环境监测领域，包括步骤：一、预计覆岩离层发育范围；二、预计覆岩离层发育大小；三、采用5条定点光纤，设计基于“二分法”的采场覆岩离层监测的具体方案：四、定点光纤的定制及埋设；五、监测覆岩离层运动；六、分析检测结果，得出覆岩离层的发育位置、大小及发育规律。本发明是基于光纤技术，光纤既是传感原件又是传输原件，既能监测离层的拉伸形变，又能监测离层的压缩形变，有利于研究离层扩展‑闭合‑稳定的发育过程，且本发明采用5条基于“二分法”设计的定点光纤，能准确确定出覆岩离层发育位置和大小，有利于离层的注浆减沉，防治地面塌陷，保护土壤环境。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	魏久传;牛会功;谢道雷;徐建国;张秋生;尹会永;张伟杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910160074.4
公开号：	CN109884055A
代理机构：	济南领升专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	王吉勇;崔苗苗
分类号：	G01N21/84(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	266590 山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号
主权项：	1.一种顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，包含以下步骤，步骤一、预计覆岩离层发育范围：覆岩离层发育范围以地表为顶界，以导水裂缝带为底界；若煤层埋深为H，采高为h，根据导水裂缝带发育高度的实测数据或经验公式计算得出导水裂缝带高度为H1，离层发育深度为0～ H-H1；步骤二、预计覆岩离层发育大小：不考虑导裂带内岩石的碎胀性，理论上的覆岩离层最大发育高度为h，与采高相等；步骤三、采用5条定点光纤，设计基于“二分法”的采场覆岩离层监测具体方案：各光纤孔内长度设计为H-H1+20m，矿用定点光纤的抗拉极限为光纤长度的2％，离层最大发育高度为采高h，此时m的定点光纤能保证光纤不被拉断，并监测离层的发育过程，以此类推，为监测覆岩不同位置不同发育高度的离层，采用“二分法”，4次二分离层最大发育高度h为、、、，设计出5条不同抗拉长度的定点光纤；步骤四、定点光纤的定制及埋设：在煤层开采至覆岩离层监测点之前，定制完成长度均为H-H1+20m的5条定点光纤，并完成定点光纤的预先埋设；步骤五、监测覆岩离层运动：在覆岩离层运动稳定之前，利用分布式光纤应变测量仪测量每条定点光纤的变形情况和光纤长度数据，光纤既是传感原件，又是传输原件，当某层位的离层发育达到定点光纤的抗拉极限，离层下部的光纤信号消失，光纤被拉断；步骤六、分析检测结果，得出覆岩离层的发育位置、大小及发育规律。 2.如权利要求1所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤三中5条光纤具体为： D1光纤为m定点，两定点之间最大拉伸长度为h； D2光纤为m定点，两定点之间最大拉伸长度为； D3光纤为m定点，两定点之间最大拉伸长度为； D4光纤为m定点，两定点之间最大拉伸长度为； D5光纤为m定点，两定点之间最大拉伸长度为。 3.如权利要求2所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤四中，定制完成长度均为H-H1+20m的m、m、m、m、m的定点光纤。 4.如权利要求1所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤五中定点光纤的变形情况包括拉伸和压缩。 5.如权利要求1所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤六中，定点光纤被岩层拉断的位置即离层的发育位置。 6.如权利要求3所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤六中，当离层最大发育高度大于定点光纤的抗拉长度时，光纤即被拉断，根据离层发育位置拉伸形变达到最大时所剩定点光纤，即可判断出离层最大发育高度的范围： 5条定点光纤D1，D2，D3，D4，D5都完好时，离层最大发育高度的范围，最大高度HD5可由D5定点光纤拉伸变形量得出； 4条定点光纤D1，D2，D3，D4完好时，离层最大发育高度的范围，最大高度HD4可由D4定点光纤拉伸变形量得出； 3条定点光纤D1，D2，D3完好时，离层最大发育高度的范围，最大高度HD3可由D3定点光纤拉伸变形量得出； 2条定点光纤D1，D2完好时，离层最大发育高度的范围，最大高度HD2可由D2定点光纤拉伸变形量得出； 1条定点光纤D1完好时，离层最大发育高度的范围，最大高度HD1可由D1定点光纤拉伸变形量得出。 7.如权利要求3所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤六中，离层空间发育到最大以后，离层上部坚硬岩层弯曲使得离层空间逐渐闭合，离层发育稳定之前岩层压缩变形量可以由定点光纤得出： 5条定点光纤D1，D2，D3，D4，D5都完好时，离层压缩高度hD5可由D5定点光纤压缩变形量得出； 4条定点光纤D1，D2，D3，D4完好时，离层压缩高度hD4可由D4定点光纤压缩变形量得出； 3条定点光纤D1，D2，D3完好时，离层压缩高度hD3可由D3定点光纤压缩变形量得出； 2条定点光纤D1，D2完好时，离层压缩高度hD2可由D2定点光纤压缩变形量得出； 1条定点光纤D1完好时，离层压缩高度hD1可由D1定点光纤压缩变形量得出。 8.如权利要求3所述的顶板基于光纤的采场覆岩离层监测方法，其特征是，所述步骤六中，发育稳定后的离层高度： 5条定点光纤D1，D2，D3，D4，D5都完好时，离层最终发育高度为HD5-hD5； 4条定点光纤D1，D2，D3，D4完好时，离层最终发育高度为HD4-hD4； 3条定点光纤D1，D2，D3完好时，离层最终发育高度为HD3-hD3； 2条定点光纤D1，D2完好时，离层最终发育高度为HD2-hD2； 1条定点光纤D1完好时，离层最终发育高度为HD1-hD1。
所属类别：	发明专利