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[发明专利]一种基于光纤光栅捷联惯导的矿井罐笼定位系统及方法-CN201710561353.2有效
发明人： 方新秋;梁敏富;柏桦林;吴刚;薛广哲;邢晓鹏 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2020-08-04 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于光纤光栅捷联惯导的矿井罐笼定位系统及方法，属于煤矿安全检测领域。包括地面数据处理及控制子系统、井筒数据传输通讯子系统、惯性导航系统三部分。惯性单元测量出罐笼运动的加速度和角速度，通过惯性系统进行解算，得到罐笼的加速度和角速度信息，通过射频天线网络将数据上传至地面数据处理系统，经由地面处理系统对惯性单元信息进行处理，得到罐笼实时的位置和姿态信息。本系统利用光纤光栅惯性传感技术，抗干扰能力强，可靠性高，测量精度高，实时性高，误差较小，不受矿井深度，井筒内空气状况，提升钢丝绳打滑、弹性伸长、蠕动等的影响。
一种基于光纤光栅捷联惯导矿井罐笼定位系统方法

[发明专利]一种烟气驱替增强采空区瓦斯抽采及采空区防治火灾方法-CN201910246707.3有效
发明人：张磊;李菁华;唐俊;陈帅;黄梦牵;方新秋;李爽;吴刚;卢硕 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2019-03-29 - 公布日： 2020-06-12 - 主分类号： E21F7/00 文献下载
摘要：一种烟气驱替增强采空区瓦斯抽采及采空区防治火灾方法，适用于煤矿井下使用。在回采过程中，采空区上方岩层垮断移动，在冒落拱位置处形成环形裂隙带，富集了回采中释放的瓦斯气体，在进风巷外侧巷帮敷设注气管路，并埋入采空区内，在回风巷一侧布置钻场，自钻场向采空区冒落拱位置布置抽采钻孔，通过注气管路向采空区内注入工厂废弃烟气，通过抽采钻孔抽采裂隙带中富集的瓦斯气体，利用烟气抑制采空区内残煤的自燃，利用带压注入烟气平衡采空区内气压，削弱工作面向采空区的漏风，利用烟气置换、驱替和托举残煤及围岩中的瓦斯上浮至裂隙带，提高抽采钻孔中抽采瓦斯量和抽采瓦斯浓度，达到防治采空区火灾，且提高抽采瓦斯质量的效果。
一种烟气增强采空区瓦斯防治火灾方法

[发明专利]一种矿用光纤布拉格光栅测力锚杆的静态标定方法-CN201810436776.6有效
发明人： 方新秋;梁敏富;陈宁宁;卢海洋;宁耀圣 -专利权人：中国矿业大学;徐州维得安光电科技有限公司
申请日： 2018-05-09 - 公布日： 2020-04-17 - 主分类号： G01L25/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种矿用光纤布拉格光栅测力锚杆的静态标定方法，属于传感技术领域。主要包括：确定光纤布拉格光栅测力锚杆在应变传递过程中的光力转换方程中的各参数；测量锚杆单轴拉伸时拉力输入量；测量锚杆单轴拉伸时光纤布拉格光栅传感器和电阻应变片数据输出量；确定输入量与输出量的函数关系；判断函数中标定参数差值是否在允许误差范围之内，评价传感器测量准确性是否真实可靠；误差补偿与修正。无需对每个传感器在应用前都要进行标定试验，可大大减少的标定工作量。其方法简单，测量结果准确。
一种用光布拉格光栅测力静态标定方法

[发明专利]一种光纤光栅横向受力应变传感器及检测方法-CN201710560970.0有效
发明人： 方新秋;李绪锦;梁敏富;薛广哲;吴刚林 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2020-03-10 - 主分类号： G01L1/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种光纤光栅横向受力应变传感器和检测方法，属于传感技术领域。传感器包括工字型传感器外壳、圆轴基体、光纤光栅、胶粘剂、传感器中空孔、光纤；将圆轴基体固定，表面涂覆胶粘剂，将光纤光栅粘贴在圆轴基体表面，将圆轴基体置入传感器中空孔中在中空孔中注入胶粘剂，保证圆轴基体的稳定，使用焊接或者胶接的方式将工字型传感器壳安装在被测结构的表面或内部。有效的保护裸光纤光栅，而且在轴向拉伸作用下能有效实现光纤光栅横向受力，从而达到光纤光栅应变。其结构简单、受力明确、造价低廉的优点；工字型外壳的设计方便卡槽，造传感器中空孔的收缩，同时提高光纤光栅的应变传递效率，提高了精度测量。
一种光纤光栅横向应变传感器检测方法

[发明专利]基于光纤光栅传感器的煤矿巷道顶板应力在线监测系统及方法-CN201710561839.6有效
发明人： 方新秋;卢海洋;梁敏富;刘兴国;吴刚;冯裕堂 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2019-12-06 - 主分类号： G01L1/24 文献下载
摘要：一种基于光纤光栅传感器的煤矿巷道顶板应力在线监测系统及方法，适用于巷道矿压监测领域使用。基于光纤光栅传感器的煤矿巷道顶板应力在线监测系统，包括布置在采煤工作面两侧巷道顶板上的监测测站，每个监测测站包括三个顶板应力监测装置，每个监测测站内的顶板应力监测装置之间通过通讯光纤串联在一起，每个巷道尾端的监测测站的引出端光纤尾纤通过通讯光纤与光纤终端盒相连接，光纤终端盒通过矿用传输光缆与设置在地表的光纤光栅静态解调仪相连接，光纤光栅静态解调仪顺序连接有监控计算机和网络服务器，网络服务器通过煤矿局域网与多个客户端相连接；其测量精度高、使用寿命长，可实现煤矿巷道顶板应力实时在线监测。
基于光纤光栅传感器煤矿巷道顶板应力在线监测系统方法

[发明专利]一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法-CN201710561861.0有效
发明人： 方新秋;梁敏富;李爽;严黄宝;吴刚;马盟 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2019-06-25 - 主分类号： G01L1/24 文献下载
摘要：本发明提供一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法，属于地应力监测领域。包括光纤光栅方向感应计、光缆、光纤光栅解调仪和解调主机，光纤光栅方向感应计尾部通过光缆与光纤光栅解调仪相连接，光纤光栅解调仪与解调主机相连接。固定感应单元上感应板和感应单元下感应板，固定感应单元上传动磁体和感应单元下传动磁体，在方向感应壳体顶部安装钻帽；安装光纤光栅方向感应计，光纤光栅方向感应计尾端顺序与光纤光栅解调仪相、解调主机相连接；对比感应光栅初始中心波长，中心波长变化量最大的感应光栅对应的方向即为地应力方向。其方法简单，检测效果好，抗干扰能力强，设备结构简单稳定、本质安全，能够满足在恶劣环境中使用。
一种基于光纤光栅传感应力方向检测装备方法

[发明专利]一种煤层钻孔注高压高温水蒸气强化煤层气抽采装置及方法-CN201811495290.6在审
发明人：张磊;卢硕;唐俊;黄梦牵;胡国忠;程健维;陈帅;方新秋;屠洪盛;李菁华 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2018-12-07 - 公布日： 2019-04-16 - 主分类号： E21B43/24 文献下载
摘要：本发明为一种煤层钻孔注高压高温水蒸气强化煤层气抽采装置及方法，适用于煤矿井下。在煤层交替布置水蒸气注入钻孔和煤层气抽采钻孔；同时向水蒸气注入钻孔循环注入230℃的高压水蒸气，加热煤层直至其温度达到180℃左右时停止注入并使用封孔器封孔；迅速通过煤层气抽采钻孔抽取水蒸气与煤层气的混合气体；对混合气体做降温处理，使水蒸气液化成液态水从而分离得到浓度较高的煤层气气体。本发明应用于区域低透气性煤层的煤层气抽采，具有抽采效果好、成本低、辅助气体易分离等优点。
水蒸气煤层气抽采钻孔高压高温水蒸气煤层气抽采装置混合气体煤层钻孔煤层气低透气性煤层高压水蒸气水蒸气液化辅助气体加热煤层降温处理交替布置煤矿井下钻孔循环封孔器液态水易分离抽采封孔煤层抽取应用

[发明专利]近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法-CN201710560971.5有效
发明人： 方新秋;吴刚;李爽;张磊;唐俊;梁敏富;马盟;陈宁宁;柏桦林 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2019-03-22 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法，属于薄煤层无人工作面开采设备及方法。在工作面进风巷内布置集中控制中心，主监控台利用监测监控分站实时监测工作面采煤环境、顶板稳定、煤仓仓位及检测设备工况；电液控制台监测液压支架工况、利用支架红外线传感器以采煤机位置为依据实现跟机自动化控制及控制参数配置；通讯控制平台利用监控主机在线监测数据处理分析的结果，完成工作面顺序启停机、跟机自动控制、自动记忆割煤控制、自动控制设备运行及控制参数配置，实现难采薄煤层工作面采煤的自动化、无人化。在巷道集中控制中心内控制和监测，将工人从难采薄煤层工作面内解放出来，降低了工人劳动强度，提高了生产效率和安全状况。
近距离瓦斯煤层无人工作面开采设备方法

[发明专利]一种光纤布拉格光栅倾角仪-CN201810437573.9在审
发明人： 方新秋;梁敏富;陈宁宁;卢海洋;宁耀圣 -专利权人：中国矿业大学;徐州维得安光电科技有限公司
申请日： 2018-05-09 - 公布日： 2018-11-13 - 主分类号： G01C9/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种光纤布拉格光栅倾角仪，属于光纤传感技术领域。包括壳体、通孔螺栓、底座、螺栓、等强度梁、连接杆、质量球、光纤光栅、光纤、光纤耦合器、尾纤保护套和尾纤；壳体外观是长方体，内部是一空腔，壳体一端开设一定大小的内螺纹通孔，与通孔螺栓螺纹连接，另一端与底座通过螺栓连接，底座可拆卸。壳体内部腔壁固定有等强度梁，等强度梁另一端与连接杆相连，连接杆连接一质量球，质量球与腔壁四周接触，可以来回滑动。等强度梁上下底面对称粘贴光纤光栅，两个光纤光栅通过光纤耦合器耦合到一根光纤上，再连接尾纤穿过通孔螺栓。
等强度梁螺栓光纤光栅质量球通孔底座光纤布拉格光栅光纤耦合器连接杆倾角仪腔壁尾纤光纤光纤传感技术螺栓螺纹连接连接杆连接内螺纹通孔尾纤保护套壳体内部壳体外观壳体一端来回滑动螺栓连接可拆卸面对称一空腔再连接耦合到壳体粘贴穿过

[发明专利]一种煤岩体应变‑裂隙‑渗透率的测试装置及方法-CN201711081793.4在审
发明人：张磊;黄梦牵;郝定溢;叶志伟;唐俊;方新秋;吴刚;张村;陈帅 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-11-07 - 公布日： 2018-04-03 - 主分类号： G01N15/08 文献下载
摘要：本发明提供了一种煤岩体应变‑裂隙‑渗透率的测试装置及方法，采用了应变片来测量煤体应变，通过声发射检测仪，可以测试不同情况下，轴向应力作用下的气体渗流特性。本发明通过应变片来测量煤体应变，更加实用，效果也更好。可以建立完善的应变‑裂隙‑渗透率煤岩体模型，以独特的方法更加全面的展示了采动卸压裂隙煤层瓦斯抽采的瓦斯渗流特性。同时本发明考虑了裂隙、应力、渗流在瓦斯抽采活动中的影响，特别是采用声发射检测煤体在应力作用下，裂隙发育对于瓦斯渗流特性的影响，更加贴近实际，仅能够实现易燃易爆气体全过程密封，还能够精确，全自动的测出数据。对于采动裂隙煤层瓦斯抽采具有指导意义。
一种煤岩体应变裂隙渗透测试装置方法

[发明专利]基于光纤光栅和三维激光扫描的煤矿工作面片帮监测系统-CN201710560966.4在审
发明人： 方新秋;宁耀圣;梁敏富;吴刚;卢海洋;冯裕堂 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2017-11-21 - 主分类号： G01B11/00 文献下载
摘要：一种基于光纤光栅和三维激光扫描的煤矿工作面片帮监测系统，属于煤矿工作面片帮识别监测系统。该识别监测系统的地面数据处理系统通过传输光纤与井下数据传输系统连接；数据传输系统通过光纤尾纤与井下数据采集系统连接。通过三维激光扫描获取工作面三维坐标数据及角度值，结合井下布置的光纤光栅传感器监测工作面顶板压力、液压支架工作阻力、顶板下沉量和温度信息。优点借助三维激光扫描的快速测量、不接触性、强穿透性及可视化等特点，结合光纤光栅技术在井下恶劣环境下的抗电磁干扰的优点，为地面提供精准、及时的监测数据，同时将接收的数据处理后反馈给井下，实现井下灾害的预防，保证了井下生产安全及人员的人身安全。
基于光纤光栅三维激光扫描煤矿工作面监测系统

[发明专利]一种基于光纤光栅加速度传感器的微震监测系统及安装和监测方法-CN201710561355.1在审
发明人： 方新秋;陈宁宁;梁敏富;薛广哲;吴刚 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2017-11-17 - 主分类号： G01V1/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于光纤光栅加速度传感器的微震监测系统及安装和监测方法，适用于矿井安全监测领域。包括数据管理与存储子系统、数据采集与传输子系统和传感子系统三部分；其中数据管理与存储子系统包括客户端计算机、监测服务器和数据接收计算机，设置在地面中央调度室内；数据采集与传输子系统包括矿用电缆、光纤光栅动态解调仪和矿用多芯传输光缆；传感子系统包括光纤光栅加速度传感器、光纤尾纤和光纤接线盒；矿用多芯传输光缆上串联多个光纤接线盒，光纤光栅加速度传感器通过光纤尾纤与光纤接线盒连接。其抗电磁干扰能力强，受环境影响小，灵敏性好，测量精度高，能够感知微震信号，可绘制信号波形图，确定震源位置、大小和发生时刻。
一种基于光纤光栅加速度传感器监测系统安装方法

[发明专利]基于光纤传感的矿压信号实时可视化解调系统及解调方法-CN201710560969.8在审
发明人： 方新秋;胡秀坤;梁敏富;薛广哲;蔡承锋;柏桦林 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2017-10-13 - 主分类号： G01D5/353 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于光纤传感的矿压信号实时可视化解调系统及解调方法，所述的解调系统主要由矿压信号采集子系统、光信号传输子系统、光电信号转换子系统、数字信号可视化处理子系统构成。通过在煤矿井下布置光纤传感器采集矿压信号，矿压信号以光波形式传输给矿用光纤光栅解调仪，并被解调为波长数据，数字信号可视化处理子系统将波长数据解调为矿压物理量并自动输出可视化矿压图表和矿压监测报告。其优点是解调系统全面多元，拓展性强；系统设备本质安全，尤其适用于复杂的井下环境；解调算法专业性强，对矿压信号解调更加准确；解调结果清晰直观，可视化程度高；系统响应及时有效，能实时显示井下矿压情况，有利于确保煤矿安全高效生产。
基于光纤传感信号实时可视化解调系统方法

[发明专利]一种用于矿井瓦斯抽放的光纤光栅监测系统布置方法-CN201710561366.X在审
发明人： 方新秋;冯裕堂;梁敏富;吴刚;蔡成锋;卢海洋 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2017-09-15 - 主分类号： E21F17/18 文献下载
摘要：一种用于矿井瓦斯抽放的光纤光栅监测系统布置方法，属于光纤光栅监测系统布置方法。包括(1)井下光纤光栅瓦斯浓度传感器布置系统光纤光栅瓦斯浓度传感器布设于运输巷和回风巷巷道顶部，水平相距10～15m间隔，利用通讯光纤将光纤光栅瓦斯浓度传感器串联在一起，并通过光纤终端盒与矿用传输光缆连接；(2)地面监测站布置系统矿用传输光缆连接光纤光栅解调仪输入端，解调仪与监控计算机相连接；(3)瓦斯抽放钻孔组布置系统距离初采工作面后方5米相距运输巷30m布置1个瓦斯抽放钻孔组，在回风巷道中水平相距200m间隔布置瓦斯抽放钻孔组。优点对巷道瓦斯连续测定、在线监测、易安装，避免了上隅角瓦斯积聚，提高了资源利用率、实现高产高效。
一种用于矿井瓦斯光纤光栅监测系统布置方法

[发明专利]一种基于光纤光栅传感的煤矿罐道损伤变形在线监测系统及方法-CN201710561836.2在审
发明人： 方新秋;梁敏富;邢晓鹏;马盟;宁耀圣 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2017-07-11 - 公布日： 2017-09-05 - 主分类号： G01B11/16 文献下载
摘要：一种基于光纤光栅传感的煤矿罐道损伤变形在线监测系统及方法，属于煤矿大型机械设备损伤变形监测、定位、维修和养护领域。在罐道上面设置3～5个测站，测站内固定感应膜盒，利用光缆接线盒将每个测站连接成通路，将接线盒、解调仪、监控计算机连接起来构成一套完整的系统，利用光纤光栅位移传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅温度传感器实现罐道损伤变形监测。其本质安全、抗电磁干扰、测量精度高、系统简单、集成度高，可实现远距离、全方位、在线测量，不仅能够实现罐道损伤变形在线监测和异常预警，还能够实现智能监控，大大有利于降低故障率，适应了煤矿安全高效生产的趋势，可以产生一定的社会效益。
一种基于光纤光栅传感煤矿损伤变形在线监测系统方法