本發明涉及巷道礦壓與變形監控，特別是涉及無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置。

背景技術：

1、巷道支護是煤礦安全生產的重要保證，我國煤礦以井工開采為主，需要在井下開掘大量巷道，而且80％以上是煤巷、半煤巖巷，或為松軟破碎圍巖巷，或為遇水軟化膨脹圍巖巷。確保巷道的安全、快速掘進，確保巷道使用期間的暢通、與圍巖穩定，確保巷道的支護與維護成本較低等，是建設安全高效礦井的一項重要工作，具有重要意義。

2、當在地下開挖巷道后，巷道所在位置及其附近的原始地應力受到擾動，在巷道圍巖中出現一組新的應力，這種應力成為次生地應力，或次生應力。從采礦工程的角度來看，巖石所受的應力既有原巖應力，也有次生應力。煤礦井下巷道圍巖的礦壓顯現特征取決于巖石的力學特性和巖石所處的地應力場。因此需要通過測量頂板巖層中實際傳遞的應力變化(頂板巖層的殘余強度)來有效監測頂板的來壓并評估錨桿的加固作用效果。

3、對掘進工作面頂板和幫部的壓力檢測，主要是通過對錨桿和錨索的應力進行檢測，從而間接反應頂板和幫部的壓力。如果巖體對錨桿作用力超過錨桿的強度極限，則會造成錨桿失效，進而引起巷道有塌方的危險。

4、現有技術中采用頂板離層儀監測頂板巖層分離時所產生位移量，當有頂板位移(圍巖離層)時，其繩索被拉，繩索被拉的長度反映頂板位移(圍巖離層)量的大小，過程較為復雜且準確度較低，因此本發明提供一種無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，以解決現有技術存在的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，包括：

3、外殼體，所述外殼體固定在頂板上，所述外殼體前側可拆卸連接有端蓋，所述外殼體后側開設有注水孔，所述外殼體內壁沿軸線方向設置為漸縮型結構，且前側端面的直徑大于后側端面的直徑；

4、隔離塞，所述隔離塞包括活塞和拉桿，所述活塞滑動連接在所述外殼體內，所述拉桿與所述活塞中部固定連接，且所述拉桿一端穿過所述端蓋伸出，所述拉桿與所述外殼體之間同軸設置，所述活塞的直徑與所述外殼體內壁中部的直徑相等，所述活塞與所述端蓋之間設置有彈簧，所述彈簧套設在所述拉桿上；

5、溫度光纖，所述溫度光纖固定在所述外殼體底部，所述溫度光纖與終端系統電性連接；

6、其中，所述活塞將所述外殼體內腔分割形成兩個獨立腔體，所述活塞與所述端蓋之間的腔體內填充有生石灰，另一所述腔體內填充有水；

7、頂板離層儀的拉線與所述拉桿遠離所述活塞的一端固定連接。

8、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述外殼體頂部固定連接有固定架，所述固定架固定連接在頂板上，所述外殼體的軸線與頂板平行。

9、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述溫度光纖通過管箍固定在所述外殼體的底部，所述管箍與所述外殼體通過固定螺栓固定連接。

10、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述注水孔上安裝有注水閥。

11、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述生石灰的填充量為80克。

12、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述外殼體內壁輪廓兩端的直徑分別為50mm、44mm，長度為120mm。

13、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述活塞與所述外殼體內壁之間設置有密封層，所述密封層為石蠟層。

14、根據本發明提供的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，所述活塞的外壁開設有環形槽，所述環形槽內設置有密封膠圈。

15、本發明公開了以下技術效果：

16、本發明初始狀態，活塞處于外殼體內部中間位置，將外殼體內部分割形成兩個獨立的腔體，其中一個腔體內放置生石灰，并通過端蓋對外殼體進行封閉，另一個腔體通過注水孔注水，生石灰與水處于相對獨立狀態，當頂板來壓時，頂板離層儀的拉線被拉動，活塞與外殼體之間發生相對運動，外殼體前端的直徑大于后端直徑，因此活塞與外殼體內壁之間產生縫隙，水通過縫隙進入的前端的腔體內與生石灰接觸發生反應，同時產生大量的熱，熱量傳遞至溫度光纖，通過溫度光纖將溫度回傳，溫度光纖既是傳感器又是信號傳輸通道，即傳輸傳感一體化，控制系統利用溫度光纖所處空間溫度場對溫度光纖中的向后散射光信號進行調制，再經過信號調解、采集和處理將溫度信息實時顯示出來。利用光纖中光波的傳輸速度和后向光回波的時間差，結合otdr技術對所測溫度點進行準確定位。

17、本發明可實時監測巷道頂板離層的嚴重程度，極大提高了煤礦安全生產的效益。

18、本發明安全可靠，低功耗，沒有電源、電流等裝置的使用，無須考慮防爆等問題。

19、本發明促進了智能化礦山的建設步伐，為無人或少人值守提供了技術支持。

技術特征：

1.無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述外殼體(1)頂部固定連接有固定架(9)，所述固定架(9)固定連接在頂板上，所述外殼體(1)的軸線與頂板平行。

3.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述溫度光纖(7)通過管箍(10)固定在所述外殼體(1)的底部，所述管箍(10)與所述外殼體(1)通過固定螺栓固定連接。

4.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述注水孔(3)上安裝有注水閥。

5.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述生石灰(8)的填充量為80克。

6.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述外殼體(1)內壁輪廓兩端的直徑分別為50mm、44mm，長度為120mm。

7.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述活塞(4)與所述外殼體(1)內壁之間設置有密封層，所述密封層為石蠟層(11)。

8.根據權利要求1所述的無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，其特征在于：所述活塞(4)的外壁開設有環形槽，所述環形槽內設置有密封膠圈。

技術總結
本發明公開無源分布式線纜、光纖巷道礦壓與變形監控裝置，包括：外殼體，外殼體固定在頂板上，外殼體前側可拆卸連接有端蓋，外殼體后側開設有注水孔，外殼體內壁沿軸線方向設置為漸縮型結構；隔離塞，隔離塞包括活塞和拉桿，活塞滑動連接在外殼體內，拉桿與活塞中部固定連接，活塞與端蓋之間設置有彈簧，彈簧套設在拉桿上；溫度光纖，溫度光纖固定在外殼體底部，溫度光纖與終端系統電性連接；活塞將外殼體內腔分割形成兩個獨立腔體，活塞與端蓋之間的腔體內填充有生石灰，另一腔體內填充有水；頂板離層儀的拉線與拉桿遠離活塞的一端固定連接。本發明可實時監測巷道頂板離層的嚴重程度，極大提高了煤礦安全生產的效益。

技術研發人員：郝金波,李學文,高波,惠一鳴,霍鵬飛,李天錄,田慕琴,張國富,袁林雨
受保護的技術使用者：科達（西安）自控科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28