摘要：为了研究注浆工程中浆液的扩散范围,以温度为监测参量,引入光纤传感技术对被注介质内部浆液扩散范围和状态进行了监测.在考虑浆液流变参数时变性的特点下,推导幂律流体的球形扩散理论公式,根据影响注浆扩散因素设计9组小型三维模拟试验和1个大型三维立体模型试验.结果表明:小型三维试验的4种扩散半径中,以实际扩散半径为基准,其中理论计算半径与实际扩散半径误差在19.56%~46.35%之间,布里渊光时域分析仪(BOTDA)监测半径介于理论半径与实测半径之间,分布式光纤测温仪(DTS)监测半径误差最小,在7.69%~18.82%之间,同时分析了误差产生原因.大型三维立体模型试验中,将DTS监测的温度数据代入MATLAB得到了浆液温度场云图,以温度场反映浆液扩散的范围,该范围半径与理论误差在29.83%~38.26%之间.将光纤监测方法应用于注浆模拟试验能够有效分析浆液在被注介质内部扩散情况,在扩散范围“可视化”的情况下将有利于指导现场工作.

摘要：随着我国在智能开采和智能掘进技术方面不断取得重大突破,矿井各子系统智能化程度不均,矿井生产控制单一分散,各系统信息孤岛化等问题突显,因此需要建立智能一体化辅助生产系统,实现矿井所有设备的集中控制,数据的集中管理和信息的高度集成与共享,打破各系统信息壁垒,真正实现煤矿多系统智能化发展目标。针对智能矿山的发展现状和趋势,指出智能矿山的建设是由单个系统智能化向多系统智能化方向发展,矿井生产控制是由单一分散式向综合智能一体化方向发展,煤矿智能辅助生产系统是智能矿山建设不可或缺的一环,提出了智能一体化辅助生产系统建设的"五个一"基本原则。神东矿区通过融合智能主/辅运输技术、智能供电技术、智能排水技术、智能通风技术及智能通信技术,建立了煤矿智能一体化辅助生产技术体系。引入模块化管理理念,将矿井综采(综放)、掘进、主运输、供电、供排水、通风及安全监测监控等所有矿井生产系统高度集成在同一个平台,将各子系统数据接入区域煤矿集中控制中心,设计出一套集地面与井下为一体的辅助生产系统的整合控制方案,形成管控一体化平台。采取从采掘、运输和分选加工等煤炭生产一体化管理模式,形成了专业调度体系,优化了生产控制指挥流程,实现了"五矿六井"大区域煤炭生产的集中控制和海量数据管理及信息的高度集成与共享,形成新型煤炭生产体系。实践表明,神东矿区智能一体化辅助生产系统可对全矿区全周期生产数据进行分析应用,减少工作人员400人,降低人工成本8000万/a,节电25%,设备利用率提高5%,全员工效提高16%。

摘要：保护层开采卸压效果评价及范围划定是保护层开采防冲技术应用的重要指标。以呼吉尔特矿区葫芦素煤矿上保护层开采为研究背景,通过理论分析、光纤传感现场实测相结合的方法,分析了上保护层开采后底板破坏深度,获得了上保护层开采后下伏煤岩体应力分布规律,被保护层应力释放率及其变化特性,得出了被保护层卸压角和底板破坏深度等参数。设计了3个钻孔将光纤植入工作面底板,实现了底板煤岩体的走向90.36 m、倾向128.47 m、垂向36.45 m空间范围内的卸压效果的实时监测。获得了工作面推进从-300~+255 m的保护层卸压监测数据。结果表明,上保护层开采底板煤岩体应力沿推进方向可划分为“原岩应力-应力集中-应力释放-应力恢复”4个阶段,应力集中阶段位于工作面前方60 m范围内,应力释放阶段位于工作面后方8~10 m以后区域,应力恢复阶段在工作面后方58~67 m以后区域。保护层开采后底板应力释放率具有明显的空间效应,垂直方向上应力释放率峰值波动范围为4.2%~71.6%,应力释放率峰值随底板深度增加呈负对数减小。水平方向上应力释放率峰值位置与底板深度之间呈对数关系增大,底板深度越大应力释放率峰值滞后工作面距离越远。将应力释放率为10%作为卸压临界值,确定了2^(-2)中煤倾向卸压角为53.7°,走向卸压角为63.5°,光纤光栅和分布式光纤监测系统测得的临界卸压深度分别为29.8和30.0 m,与理论计算结果偏差为1.1%~1.3%。分布式光纤测得的最大应力释放率为24.5%,光纤光栅测得的最大应力释放率为63.3%~81.0%。最后,分析了分布式光纤传感技术和光纤光栅测试在保护层开采卸压效果监测中的测试结果差异,对比了光纤测试和经验公式计算的底板破坏深度。光纤传感技术为保护层开采卸压范围监测方法提供了一种新的手段,实现了数据采集、空间维度上对被保护层卸压效应的分布式、连续监测。