基于光纤光栅技术的立井井筒变形监测预警方法及系统研究

发布时间：2017-10-24 16:32

  本文关键词：基于光纤光栅技术的立井井筒变形监测预警方法及系统研究

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【摘要】：上世纪80年代以来,我国华东地区和东北地区的部分矿区相继有百余个立井井筒发生了不同程度的破坏,给矿井的生产造成了严重的安全风险和经济损失。本文以东荣二矿副井筒为研究背景,提出了一种采用光纤光栅传感技术来监测立井井筒受力及变形的方法,开发了与之相配套的监测预警系统,并研究了基于光纤光栅监测的井筒安全状态评价和预警的方法,可为日后类似井筒安全监测与预警项目提供参考。 (1)从理论角度分析了厚表土层立井井筒受力特征,对厚表土层立井井壁所受荷载进行了分类并给出了计算方法,推导了运营期间井壁内外缘应力的计算公式及所处应力状态,探明了造成井筒破坏的主要因素。在此基础上对井筒破坏机理进行了分析,并建立了井壁混凝土破坏的准则。 (2)介绍了光纤光栅传感器的传感原理以及应变传感特性,通过分析得出了光纤光栅与井壁的应变传递关系,确定了井筒监测的原则及监测参数,提出了获取井筒变形原始数据的方法和井筒安全判定与预警方法。 (3)结合东荣二矿副井筒的工程实际,设计并开发东荣二矿副井筒光纤监测预警系统,实现了实时对井壁进行变形监测与安全预警的功能目标,并将该系统成功地运用到工程实践中,对其运行效果进行了评价。
【关键词】：光纤光栅 厚表土层 井筒破坏 应变 监测预警系统
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD175
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 问题的提出11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 立井井筒破坏问题的研究现状12-14
• 1.2.2 立井井筒监测方法的研究现状14-16
• 1.2.3 光纤光栅技术在工程监测中的应用16-17
• 1.3 论文研究内容和方法17-19
• 1.3.1 论文研究内容17
• 1.3.2 论文研究方法17-19
• 2 厚表土层立井井筒非采动破坏准则研究19-31
• 2.1 厚表土层立井井筒受力特征分析19-26
• 2.1.1 荷载分析19-22
• 2.1.2 井壁受力分析22-25
• 2.1.3 井壁内外缘应力状态分析25-26
• 2.2 厚表土层立井井筒非采动破坏机理分析26-28
• 2.2.1 井筒发生非采动变形破坏的机理26-27
• 2.2.2 井筒发生非采动重复破坏的主要原因27-28
• 2.3 井壁混凝土破坏准则的建立28-29
• 2.3.1 双向受压混凝土强度破坏准则28
• 2.3.2 混凝土最大拉应变破坏准则28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 基于光纤光栅技术的井筒监测理论与方法31-45
• 3.1 光纤光栅传感基本原理31-37
• 3.1.1 光纤基本结构31-32
• 3.1.2 光纤Bragg光栅传感原理32-35
• 3.1.3 光纤Bragg光栅传感监测系统35-37
• 3.2 井筒光纤光栅监测机理及方法37-42
• 3.2.1 光纤光栅监测系统基本原理37
• 3.2.2 光纤光栅—井壁应变传递分析37-40
• 3.2.3 井筒监测的原则40-41
• 3.2.4 监测参数及方法的确定41-42
• 3.3 井筒安全性判定与预测方法42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 东荣二矿副井筒光纤监测预警系统的设计45-61
• 4.1 项目背景45-46
• 4.1.1 工程概况45
• 4.1.2 地质与水文特征45
• 4.1.3 副井筒受损及治理记录45-46
• 4.1.4 副井筒现状46
• 4.2 监测层位设计46-48
• 4.3 系统功能需求分析48
• 4.4 系统硬件设计48-52
• 4.4.1 系统硬件组成48-51
• 4.4.2 系统工作流程51
• 4.4.3 系统运行特点51-52
• 4.5 系统软件设计52-59
• 4.5.1 系统软件模块及功能52-53
• 4.5.2 系统软件的开发环境及结构53-54
• 4.5.3 数据存储设计54-57
• 4.5.4 预警设计57-58
• 4.5.5 软件界面设计58
• 4.5.6 系统安全设计58-59
• 4.6 本章小结59-61
• 5 东荣二矿副井筒光纤监测预警系统的应用61-77
• 5.1 系统硬件的安装与调试61-65
• 5.2 井壁混凝土强度的现场检测65-67
• 5.3 预警阈值的确定及说明67-69
• 5.4 系统软件的安装与运行效果69-75
• 5.5 本章小结75-77
• 6 结论与展望77-79
• 6.1 主要结论77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-81
• 作者简历81-83
• 学位论文数据集83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吕渊,周更廷,顾孟寒;素混凝土井壁受力状况的监测与分析[J];东北煤炭技术;1997年01期

2 靳奉祥,王同孝,独知行;东滩煤矿副井三维变形监测[J];地矿测绘;1998年04期

3 张廷玉;;光纤光栅技术在工程变形监测中的应用[J];测绘与空间地理信息;2013年06期

4 黄国君,殷昀虢,戴锋,阚常珍;光纤布拉格光栅应变传感器的灵敏性及疲劳可靠性研究[J];激光杂志;2003年06期

5 栾元重,栾元凤,孙其美,王有良,张传胜;矿山立井井筒精密变形测量系统的研制[J];建井技术;2000年02期

6 徐乐年,王渭明,王必胜;井筒安全监测报警系统[J];建井技术;2003年01期

7 栾元重,佟文亮,仲树强;金桥煤矿井筒变形监测技术的探讨[J];矿山测量;2000年04期

8 陈国华,张仁,胡东升;阳煤集团五矿排矸井井壁及罐道变形测量[J];矿山测量;2002年02期

9 王伟成;谈谈用位移法检测井筒变形[J];矿山测量;1994年03期

10 李东升,李宏男;埋入式封装的光纤光栅传感器应变传递分析[J];力学学报;2005年04期

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本文编号：1089633