申请/专利权人：北京景通科信科技有限公司;重庆大学

申请日：2021-12-31

公开（公告）日：2024-06-04

公开（公告）号：CN114278380B

主分类号：E21F17/00

分类号：E21F17/00;E21F17/18;G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.04#授权;2024.05.17#专利申请权的转移;2022.04.22#实质审查的生效;2022.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种模拟矿井灾后灾情探测的实验装置，包括模拟矿井巷道、光纤、光源装置和信号处理装置，模拟矿井巷道包括若干水平巷道和倾斜巷道，位置最低的水平巷道上设置有注水口和排水口；光纤布置在模拟矿井巷道的巷道壁上，且光纤呈正弦波或三角波形状沿模拟矿井巷道延伸；位置最低的水平巷道与水位管连接，水位管与模拟矿井巷道构成连通器结构，水位管中设置有水位传感器。本发明能通过注水口向模拟矿井巷道注水以模拟井下巷道发生水灾的情况，并能利用水位管与模拟巷道构成的连通器结构及水位传感器的检测数据验证由光纤、光源装置和信号处理装置构成的探测系统所得到的水位数据是否正确。

主权项：1.模拟矿井灾后灾情探测的实验装置，包括模拟矿井巷道，其特征在于：所述模拟矿井巷道包括若干不在同一水平高度的水平巷道和若干连接水平巷道的倾斜巷道，位置最低的水平巷道上设置有注水口和排水口；所述模拟矿井灾后灾情探测的实验装置还包括光纤、向光纤发送光脉冲的光源装置和处理光纤返回信号的信号处理装置，所述光纤布置在模拟矿井巷道的巷道壁上，且光纤呈正弦波或三角波形状沿模拟矿井巷道延伸；所述模拟矿井灾后灾情探测的实验装置还包括与位置最低的水平巷道连接的水位管，所述水位管与模拟矿井巷道构成连通器结构，所述水位管中设置有水位传感器；所述模拟矿井灾后灾情探测的实验装置探测水位的原理如下：在井下发生水灾断电后，通过光源装置向光纤中发射探测光脉冲，并通过信号处理装置对光纤传回的反射光脉冲进行处理，得到温度变化与光纤距离关系图，利用光纤探测温度的基本原理如下： 式中，RT为温度变化，Is和Ias分别为斯托克斯光的强度和反斯托克斯光的强度，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，△v为拉曼频移，T为绝对温度，Vs、Vas分别为斯托克斯光的散射频率和反斯托克斯光的散射频率；再根据光脉冲的传输时间及光速，得到温度突变信号与光纤距离的关系；在温度变化与光纤距离关系图上选择一个温度突变信号，再根据温度变化与光纤距离关系图判断产生温度突变信号的光纤段在模拟矿井巷道中的位置：情况一：若该温度突变信号产生在水平巷道中，则根据所选择的温度突变信号的波形起点对应的光纤距离L1和波形终点对应的光纤距离L2，通过公式L＝L1-L2计算得到巷道壁上因被水淹没而产生该温度突变信号的光纤段的长度L，再根据公式计算得到该温度突变信号所对应巷道部位的水位高度H，式中h1为产生该温度突变信号的巷道壁上光纤的波形底部距巷道底面的高度，h2为产生该温度突变信号的巷道的底面距水位为0的基准平面的高度，θ为光纤在巷道壁上的布置倾角；情况二：若该温度突变信号产生在倾斜巷道中，则根据该温度突变信号的波形终点对应的光纤距离L3和该倾斜巷道低端对应的光纤距离L4，并根据公式L5＝L3-L4×cosθ计算得到被水淹没的倾斜巷道的长度L5,再根据公式H1＝L5×sinα+h3得到倾斜巷道中的水位H1，α为倾斜巷道相对于水平面的倾斜角度，h3为倾斜巷道的低端距水位为0的基准平面的高度。

全文数据：

权利要求：

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