จำหน่ายเซ็นเซอร์ความเครียดและอุณหภูมิใยแก้วนำแสงใต้ดินในเหมืองถ่านหิน BOTDR

ระบบตรวจจับ BOTDR มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1) สามารถตรวจจับอุณหภูมิและความเครียดได้พร้อมกัน;

2) ความไวในการวัดสูง, อุณหภูมิ 0.2oC, ความเครียดของ 4 ฉัน; สาม

3) ระยะการตรวจจับอยู่ไกล, ขึ้นไป 100 กิโลเมตร, และความละเอียดเชิงพื้นที่ก็มาถึง 5 เมตร;

4) ต้นทุนต่ำ.

หลังจากการขุดอุโมงค์, การเสียรูปและความล้มเหลวของหินโดยรอบมักนำไปสู่ความล้มเหลวของอุโมงค์หรือการพังทลาย. เทคนิคการตรวจสอบแบบเดิมๆ, เช่น เครื่องวัดระยะ, มาตรวัดความเครียด, สถานีบรรจบกัน, ฯลฯ, สามารถตรวจจับได้เฉพาะข้อมูลความเค้นหรือความเครียดในหินที่อยู่รอบๆ บริเวณตื้นเท่านั้น, ต้องใช้การดำเนินการด้วยตนเองจำนวนมาก. นอกจากนี้, ในเทคนิคการติดตามที่กล่าวมาข้างต้น, มีการติดตั้งเครื่องมือตรวจสอบหลังพื้นผิวการขุด, จึงไม่สามารถตรวจจับความเครียดและการเสียรูปที่เกิดขึ้นก่อนการขุดค้นได้. เพื่อที่จะเอาชนะข้อบกพร่องเหล่านี้, ได้มีการพัฒนาระบบควบคุมและตรวจสอบการเสียรูปของหินรูปแบบใหม่โดยใช้เครื่องวัดการสะท้อนโดเมนเวลาแสงของ Brillouin. เมื่อเทียบกับระบบติดตามแบบเดิมๆ, ระบบนี้ให้ความน่าเชื่อถือ, แม่นยำ, และวิธีการติดตามแบบเรียลไทม์เพื่อควบคุมการเสียรูปของหินโดยรอบในอุโมงค์ที่กว้างและยาว. การติดตั้งเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกในรูเจาะด้านหน้าหน้าขุดสามารถป้องกันเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและศึกษาลักษณะการเสียรูปของหินโดยรอบ. ระบบดังกล่าวถูกนำไปใช้ในอุโมงค์ขุด TBM ของเหมืองถ่านหินจางจี. ตรวจจับพฤติกรรมการเสียรูปของหินโดยรอบได้อย่างแม่นยำ, ผลการตรวจสอบเป็นพื้นฐานอ้างอิงที่จำเป็นสำหรับการควบคุมการเสียรูปของหินโดยรอบ.

ในอดีตที่ผ่านมา 20 ปี, กับการขาดแคลนทรัพยากรถ่านหินตื้น, กิจกรรมการขุดถ่านหินได้เปลี่ยนไปสู่ชั้นลึกอย่างต่อเนื่อง. ในประเทศจีน, ประมาณ 60% เหมืองถ่านหินถูกขุดที่ระดับความลึกมากกว่า 800 เมตร. การขุดลึกเผชิญกับความท้าทายจากความเครียดจากพื้นดินสูงและสภาพทางธรณีวิทยาที่ซับซ้อน. ปัญหาที่เกิดขึ้นเหล่านี้นำไปสู่การเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญ, ความเสียหาย, และอุโมงค์พังทลายของหินที่อยู่รอบๆ, ก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อความปลอดภัยของคนงานเหมืองและการจำกัดการผลิตถ่านหิน. อุบัติเหตุอุโมงค์ถล่มเป็นสาเหตุ 80% ของจำนวนอุบัติเหตุในเหมืองถ่านหินทั้งหมด, ส่งผลให้ 43% ของคนงานเหมืองที่กำลังจะตาย. เทคนิคการตรวจติดตามอุโมงค์ตื้นแบบดั้งเดิม, เช่น เครื่องวัดระยะ, มาตรวัดความเครียด, สถานีบรรจบกัน, ฯลฯ, เนื่องจากความแม่นยำต่ำและการดำเนินการด้วยตนเองมากเกินไป, ไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการตรวจสอบของชั้นลึกได้อีกต่อไป.

เพื่อแก้ปัญหาการตรวจสอบการเสียรูปของหินโดยรอบในเหมืองถ่านหินลึก, เทคโนโลยีการวัดที่เกิดขึ้นใหม่จำนวนมากได้รับการพัฒนาในหน้าเหมืองถ่านหินใต้ดินและการขุดอุโมงค์. จ้าว และคณะ. การใช้เทคโนโลยีไมโครเซมิกส์เพื่อติดตามกระบวนการความเสียหายของหินโดยรอบในอุโมงค์. จ้าว และคณะ. มีการเสนอวิธีการตรวจสอบการเคลื่อนที่ของชั้นหินที่วางอยู่เหนือตะเข็บถ่านหินโดยใช้เซ็นเซอร์ดิสเพลสเมนต์ตะแกรงไฟเบอร์ออปติก. คาจซาร์ และคณะ. ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ 3 มิติเพื่อตรวจสอบการเสียรูปของเสาถ่านหินและหลังคาในอุโมงค์ใต้ดิน. ยูและคณะ. ศึกษาการเสียรูปของหินโดยรอบและการบรรจบกันของอุโมงค์โดยใช้เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์. มาร์ติโนและแชนด์เลอร์ศึกษาพฤติกรรมวิวัฒนาการของโซนการเสียรูปและความเสียหายของหินโดยรอบโดยใช้ภาพจากกล้องหลุมเจาะ [9]. Bl ü ling และคณะ. เสนอกระบวนการระยะยาวของความเสียหายของหินโดยใช้เครื่องเอกซเรย์ไมโครโฟคอล. ลูโบซิก และคณะ. เสนอเทคนิคการวัดแรงตามแนวแกนและการเคลื่อนตัวของหินของแท่งพุกโดยใช้แท่งพุกแบบมีเครื่องมือฝังด้วยสเตรนเกจและเทนเซอร์เซนเซอร์. หลิวและคณะ. วิธีการแม่เหล็กไฟฟ้าชั่วคราวที่เสนอ (เทม) ใช้เพื่อตรวจจับระยะและการเสียรูปของโซนความเสียหายของหินโดยรอบ. อีริชศึกษาลักษณะการพังทลายของอุโมงค์เหมืองถ่านหินโดยใช้วิธีสะท้อนแผ่นดินไหว.

แม้จะมีความก้าวหน้าในด้านเทคโนโลยีการติดตามอยู่บ้าง, วิธีการติดตามผลที่กล่าวมาข้างต้นยังมีข้อบกพร่องบางประการ. เทคโนโลยีไมโครแผ่นดินไหวและวิธีการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและแผ่นดินไหวชั่วคราวสามารถตรวจจับการพัฒนาของการแตกหักในหินโดยรอบ, แต่ความแม่นยำในการตรวจสอบการเคลื่อนตัวของหินไม่สูง (สูงถึงเมตร). เครื่องเอ็กซ์เรย์เอกซ์เรย์ไมโครโฟคอลสามารถวัดความเสียหายในตัวอย่างหินเท่านั้น และไม่สามารถใช้สำหรับการตรวจสอบในสถานที่ได้. เทียบกันเต็มๆ. ใยแก้วนำแสงแบบกระจาย ระบบตรวจจับ, ระบบตะแกรงไฟเบอร์ออปติกต้องใช้เซ็นเซอร์มากเกินไปและมีต้นทุนสูงกว่า. นอกจากนี้, ผู้สอบปากคำที่มีขายทั่วไปส่วนใหญ่สามารถจัดการกับ FBG ได้ในปริมาณมากเท่านั้น, กำหนดขีดจำกัดจำนวนจุดตรวจจับ, และความหนาแน่นตามแนวใยแก้วนำแสง. ภาพจากกล้องเจาะสามารถตรวจจับความเสียหายและการแตกหักภายในหินโดยรอบได้, แต่ไม่สามารถติดตามแบบเรียลไทม์ได้, และการวิเคราะห์ภาพอาศัยการดำเนินการด้วยตนเอง. เนื่องจากข้อจำกัดของความยาวของแท่งพุก (มักจะน้อยกว่า 2.5 ม), แท่งพุกเครื่องมือสามารถใช้เพื่อวัดความเค้นและความเครียดในส่วนตื้นของหินโดยรอบเท่านั้น. 3เทคโนโลยีเลเซอร์ D มอบเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการลู่เข้าของอุโมงค์, และไม่สามารถวัดการเสียรูปและความเสียหายภายในอุโมงค์ได้.

เครื่องวัดการสะท้อนโดเมนเวลาเชิงแสง Brillouin (BOTDR) เป็นเทคโนโลยีการตรวจจับแบบกระจายเต็มรูปแบบที่ใช้สำหรับการวัดความเครียดและอุณหภูมิตามบริเวณที่กำหนดทั้งหมด, โดยที่เส้นใยเพียงเส้นเดียวถูกกระตุ้นด้วยเลเซอร์พัลส์, สามารถเปลี่ยนเซ็นเซอร์แยกจำนวนมากได้. BOTDR ให้การตรวจวัดที่รวดเร็วและเชื่อถือได้, ตลอดจนการตรวจจับการเสียรูปตั้งแต่เนิ่นๆ ที่อาจส่งผลต่อความปลอดภัยในการทำเหมือง, โดยจัดให้มีงานที่จำเป็นล่วงหน้าเพื่อลดความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น. ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา, ระบบ botdr มีการใช้กันอย่างแพร่หลายใต้ดินในเหมืองถ่านหิน. นรุส และคณะ. ดำเนินการติดตาม BOTDR ที่เหมือง El Teniente ในประเทศชิลี. ที่ ใยแก้วนำแสงจะเรียงตามแนวอุโมงค์และเซ็ตตัว ภายในอุโมงค์, จึงสามารถวัดการบรรจบกันของอุโมงค์ได้. เฉิงและคณะ. วัดการเสียรูปของชั้นหินที่วางอยู่เหนือตะเข็บถ่านหินโดยใช้วิธีการติดตามแบบ botdr. Zhang และ Wang สร้างโครงสร้างตาข่ายไฟเบอร์บนพื้นผิวของอุโมงค์ และทำการตรวจวัดความเครียด botdr.

ในแอปพลิเคชัน BOTDR ก่อนหน้า, มีการติดตั้งใยแก้วนำแสงโดยประมาณ 5 เมตรด้านหลังหน้าหลุมเจาะของถนนเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนการติดตั้งโครงสร้างรองรับ (แท่งสมอ, แท่งยึดสายเคเบิล, ตาข่ายเหล็ก, ฯลฯ). ดังนั้น, สามารถวัดได้เฉพาะการเสียรูปที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเท่านั้น, และการเสียรูปที่เกิดขึ้นหลังการขุดไม่นานไม่สามารถศึกษาได้ทันที. อย่างไรก็ตาม, 80% อุบัติเหตุทางถนนเสียหายและพังทลายเกิดขึ้นบริเวณใกล้ผิวหลุมขุดเจาะ. ดังนั้น, เฝ้าติดตามส่วนทั้งหมดของถนน, รวมถึงหินโดยรอบที่อยู่ลึกลงไปและหน้าหลุมขุดค้น, เป็นประเด็นสำคัญมาโดยตลอดในการรับประกันการผลิตที่ปลอดภัยใต้ดินในเหมืองถ่านหิน.

ระบบตรวจสอบหินที่อยู่รอบๆ อุโมงค์ใต้ดินเหมืองถ่านหินโดยอิงจาก botdr. โครงสร้างของระบบติดตามได้รับการแก้ไขเพื่อให้สามารถตรวจสอบการเสียรูปของหินโดยรอบได้ในทันทีและขึ้นอยู่กับเวลา. มีการเสนอให้มีการตรวจสอบระบบในอุโมงค์ ณ สถานที่, และวิเคราะห์ผลการติดตามและเปรียบเทียบกับผลการวัดของเทคนิคการติดตามแบบเดิม.

หลักการพื้นฐานของระบบติดตาม BOTDR

ระบบตรวจสอบที่ใช้ botdr ทำให้เกิดการกระเจิงของ Brillouin, ซึ่งเป็นกระบวนการทางกายภาพพื้นฐานที่แสดงถึงผลกระทบอันตรกิริยาระหว่างแสงและสื่อเชิงแสงในตัวกลางการแพร่กระจาย. เมื่อแสงผ่านใยแก้วนำแสง, ส่วนใหญ่จะแพร่กระจายไปในทิศทางเดิม, ในขณะที่ส่วนน้อยเบี่ยงเบนไปจากทิศทางเดิม, ทำให้เกิดการกระจัดกระจาย. การกระเจิงของแสงในเส้นใยนำแสงมีสามประเภท: การกระเจิงของเรย์ลีเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของไฟเบอร์, การกระเจิงของรามันเกิดจากหน่วยเสียงแบบออปติคอล, และการกระเจิงของบริลลูอินที่เกิดจากโฟนันอะคูสติก. ในการกระเจิงของ Brillouin, แสงที่กระจัดกระจายจะถึงจุดสูงสุดในสเปกตรัม, และความถี่จะเปลี่ยนจากแสงพัลส์. การเปลี่ยนความถี่นี้เรียกว่าการเปลี่ยนความถี่บริลลูอิน.

เซ็นเซอร์อุณหภูมิไฟเบอร์ออปติก, ระบบตรวจสอบอัจฉริยะ, จำหน่ายผู้ผลิตใยแก้วนำแสงในประเทศจีน