[发明专利]一种煤柱稳定性分布式监测系统及方法

权利要求书

1.一种煤柱稳定性分布式监测系统，其特征在于，包括：应变数据采集系统、数据传输系统、数据解析系统、数据分析系统和预警系统，所述应变数据采集系统通过数据传输系统与所述数据解析系统连接；

其中，应变数据采集系统，用于监测煤柱受力的应变，包括导入装置、固定定位装置、分布式应变感测光缆和温度补偿装置，分布式应变感测光缆和温度补偿装置通过导入装置和固定定位装置设置于煤柱钻孔内；

数据传输系统，用于数据传输，包括转接器1、跳线装置、转接器2和通讯协议模块；

数据解析系统，用于信号解析处理，包括光纤解调仪、预处理模块和处理模块，所述光纤解调仪基于通讯协议模块通过跳线装置与所述分布式应变感测光缆和温度补偿装置连接，光纤解调仪对信号解析换算成数据，

数据分析系统，用于信号处理数据分析，包括带有显示装置的监控服务器、预处理模块、处理模块、表达模块、数据分析模块和结果评价模块，所述监控服务器通过传输线与光纤解调仪连接，基于获得的应变数据通过预处理模块进行初步判断，通过处理模块进行处理加工，经表达模块和数据分析模块完成表达和结果评价；

预警系统，用于预警决策，包括决策中心和指挥中心，基于分析系统的表达和结果评价，给出安全、警示和危险的预警。

2.根据权利要求1所述的一种煤柱稳定性分布式监测系统，其特征在于，所述光纤解调仪及数据分析系统布置在巷道内或者联络巷内或者通过延长线设置于地面监测平台。

3.根据权利要求1所述的一种煤柱稳定性分布式监测系统，其特征在于，所述分布式应变感测光缆为铠装强化护套的钢纤维紧套应变光缆，所述温度补偿装置为环向铠装螺纹套设计的非紧套光缆，所述分布式应变感测光缆和温度补偿装置通过固定装置固定在导入装置导管外部。

4.基于所述权利要求1-3任一项所述的一种煤柱稳定性分布式监测系统的探查监测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1监测系统布置

S1.1煤柱留设方案完成后，选定煤柱测试具体施测位置，在选定煤柱施测位置施工钻孔，钻孔施工水平方向方位角为垂直或者近似垂直于工作面回采方向，其竖直方向方位角为沿煤层方向或者垂直巷道外帮；

S1.2 选用导入装置，将分布式应变感测光缆和温度补偿装置按照一定间距通过固定定位装置固定在所述导入装置外侧，植入所述步骤S1.1完成的钻孔中；

S1.3当分布式应变感测光缆和温度补偿装置植入指定深度后，向钻孔和导入装置空间充入水泥浆，固结；

S2数据采集分析

S2.1采集工作面回采前或者工作面采动作用影响范围外的煤柱受力情况数据应变与温度变作为背景值数据，采集过程煤柱应变分布数据应变ε与温度T；

S2.2基于通讯协议将光纤信号通过跳线装置传递至光纤解调仪，解调后信号传输至分析系统，通过预处理模块、处理模块、数据分析模块、表达模块和结果评价模块对信号进行分析和表达，并通过显示装置实时监测煤柱的受力状态给出稳定性评价标准；

S3预警

基于S2.2中分析表达结果和稳定性评价标准，进行实时评价，其中评价结果包括三个等级：安全，警示，危险。

5.根据权利要求4所述的一种煤柱稳定性探查监测方法，其特征在于，所述S2.2中由光纤解调仪完成脉冲光的激发与接收，获得光在光纤中传播的波长与频移，进而解析获得感知系统测试所得的应变ε与温度T，具体测试过程如下：先测试获得背景数据和，随后利用光纤数据采集系统间隔一定周期T进行数据采集，采集参量同时包括应变ε和温度T，数据采集完成，在数据首次采集完成后需要先完成温度干扰影响，判别是否需要进行温度补偿计算，如果无影响则不需进行后续温度干扰处理；如果采集判别存在温度干扰，则对温度干扰评议进行处理，对比分析所获得的数据一段时间D内，沿光缆布设煤柱内的线性应变数据情况，得到 、、……实时数据。