[发明专利]一种相似模拟试验中巷道位移监测系统及其监测方法

说明书

本发明公开了一种相似模拟试验中巷道位移监测系统及其监测方法，其包括底座，底座包括伸缩杆及底座支架，伸缩杆固定在底座支架上；光纤光栅传感机构包括位移测量装置、光纤接头、安装壳体、光纤耦合器及连接座，连接座固定连接在安装壳体的一侧中部，连接座与伸缩杆的自由端部固定连接，位移测量装置包括多组，安装壳体为圆形，位移测量装置滑动连接在安装壳体的外周侧，安装壳体的四周连接有用于固定位移测量装置的紧固螺栓；位移测量装置用于测量相似模拟巷道的顶板、底板、两帮及拱腰的位移；光纤耦合器位于安装壳体内且分别通过光纤接头与位移测量装置连接；光纤解调仪通过光纤与光纤耦合器连接；计算机系统通过光缆与光纤解调仪连接。

技术领域

本发明涉及一种巷道位移监测技术，具体涉及一种相似模拟试验中巷道位移监测系统及其监测方法。

背景技术

地下矿山开采过程中需要掘进大量的巷道，在地下应力场、温度场、爆破振动、机械振动以及其他复杂的环境条件作用下巷道会发生位移、变形，不及时地控制变形巷道会发生冒顶、片帮等事故，严重威胁作业人员安全。

物理相似模拟试验是研究地下矿山巷道安全稳定性常用的方法，目前相似模拟试验中巷道的位移监测是通过在巷道周围布置应变片进行位移监测，但布置应变片的缺点主要是无法直接测量巷道表面位移，而是通过测量巷道周围围岩的位移来推测巷道内表面的位移；安装步骤多，操作繁琐，需要在巷道周围布置很多应变片，操作不便，精度低。

因此，如何提供一种操作方便、精度高且能直接测量相似模拟试验中巷道位移的监测系统及其监测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相似模拟试验中巷道位移监测系统，操作方便，测量精度高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种相似模拟试验中巷道位移监测系统，其包括：

底座，所述底座包括伸缩杆及底座支架，所述伸缩杆固定在所述底座支架上；

光纤光栅传感机构，所述光纤光栅传感机构包括连接座、安装壳体、用于测量相似模拟巷道的顶板、底板、两帮及拱腰的位移的位移测量装置、光纤耦合器及光纤接头，所述连接座固定连接在所述安装壳体的一侧中部，所述连接座与所述伸缩杆的自由端部固定连接；所述安装壳体具有外圆周面且其四周连接紧固螺栓；所述位移测量装置包括多组，所述位移测量装置滑动连接在所述安装壳体的外圆周面侧且可通过所述紧固螺栓固定；所述光纤耦合器位于所述安装壳体内，所述光纤接头的两端分别与所述位移测量装置及光纤耦合器连接；

光纤解调仪，所述光纤解调仪通过光纤与所述光纤耦合器连接；

计算机系统，所述计算机系统通过光缆与所述光纤解调仪连接用于接收处理所述位移测量装置的位移数据。

本发明的有益效果是：通过光纤光栅传感机构测量相似模拟巷道的顶板、底板、两帮及拱腰位置处的位移形变，并通过光纤耦合器、光纤解调仪与计算机系统连接，接收测量数据，可以实现对相似模拟试验中巷道位移的直接地、实时地、连续地监测；光纤光栅传感机构具有抗干扰强、高灵敏度、高精度的优点和特性，可为相似模拟试验中巷道的位移提供准确的测量数据，整体结构安装简单，操作方便，避免了复杂繁琐的安装过程，同时也保证了测量的精度，在相似模拟试验中巷道位移测量领域具有广阔前景。

优选的，所述位移测量装置包括探针外壳、弹簧、探针、光纤光栅位移传感器、保护套及滑动座，所述探针外壳的顶部开设探针孔，所述探针一端位于所述探针孔内，所述弹簧位于所述探针外壳的内部且其的一端与所述探针一端固定连接，所述弹簧的另一端连接所述光纤光栅位移传感器；所述保护套固定位于所述光纤光栅位移传感器的外周，所述探针外壳固定连接在所述滑动座上；所述安装壳体的周侧环设有滑槽，所述滑动座滑动连接在所述滑槽内；所述紧固螺栓固定连接在所述滑槽的侧壁且可抵接所述滑动座的侧壁，所述光纤接头的两端分别连接所述光纤光栅位移传感器及光纤耦合器。