Использование оптического волокна G-652 для контроля горного массива угольных шахт
Аннотация
Введение. Актуальность использования волоконно-оптических датчиков для контроля геомеханического состояния массива горных выработок угольных шахт Карагандинского угольного бассейна крайне высока, потому как они относятся к сверхкатегоричным и опасным по внезапному взрыву угольной пыли и газа метана при проведении горных работ в опасных условиях шахт. Волоконно-оптические датчики обладают рядом достоинств: взрывобезопасностью, высокой точностью, скоростью измерения и имеют хорошую линейность характеристик. Цель исследования. Использование оптического волокна стандарта ITU-T G.652.D как датчика для контроля геомеханического состояния массива горных выработок угольных шахт, что является весьма перспективным в плане создания распределенной системы мониторинга, способной своевременно сигнализировать персонал об опасности внезапного обрушения выработки. Материалы и методы. Для отработки методов контроля и измерения геотехнических параметров выработок был разработан имитационный лабораторный стенд на основе волоконно-оптических датчиков. Авторами использовалось кварцевое одномодовое оптическое волокно 9/125 мкм (OS2) Corning SMF-28e+®. В статье предложены системы в двух вариантах исполнения в зависимости от поставленных задач и функциональности. В первом варианте используется известный метод оптической рефлектометрии OTDR (Optical time domain reflectometer). Во втором варианте контролируются значения дополнительных потерь, вызванные механическим воздействием на оптическое волокно. Результаты. При механическом воздействии на оптическое волокно возникают микротрещины, приводящие к изменению свойств света и увеличению дополнительных потерь световой волны, проходящей по нему. Указанные потери можно измерить и установить значения давления на оптическое волокно, также можно определить величину смещения. Заключение. Использование оптического волокна стандарта ITU-T G.652.D для контроля геомеханического состояния массива горных выработок угольных шахт является весьма перспективным, так как разработанные на его основе волоконно-оптические датчики обладают достаточно высокой точностью, скоростью измерения и имеют хорошую линейность характеристик.
