光纖壓力傳感器FOP-M在礦井測(cè)量氣壓應(yīng)用

礦井是形成地下煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的井巷、硐室、裝備、地面建筑物和構(gòu)筑物的總稱。有時(shí)把礦山地下開拓中的斜井、豎井、平硐等也稱為礦井。每一個(gè)礦井的井田范圍大小、礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限的確定，是礦井自體設(shè)計(jì)中必須解決好的關(guān)鍵問題之一。礦井生產(chǎn)能力一般是指礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，以萬t/a表示。有些生產(chǎn)礦井原來的生產(chǎn)能力由于種種原因需要改變，因而要對(duì)礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)的能力重新核定，核定后的綜合生產(chǎn)能力稱核定生產(chǎn)能力。

在地底下開采的礦山。有時(shí)把礦山地下開拓中的斜井、豎井、平硐等也稱為礦井。礦井開拓對(duì)金屬礦山或采煤礦井的生產(chǎn)建設(shè)的全局有重大而深遠(yuǎn)的影響，它不僅關(guān)系礦井的基建工程量，初期投資和建井速度，更重要的是將長期決定礦井的生產(chǎn)條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。礦井開拓即從地面向地下開掘一系列井巷，通至采區(qū)。礦井開拓需要解決的主要問題是：正確劃分井田，選擇合理的開拓方式，確定礦井的生產(chǎn)能力，按標(biāo)高劃分開采水平，選擇適當(dāng)?shù)耐�風(fēng)方式，進(jìn)行采區(qū)部署以及決定采區(qū)開采的順序等。礦井開拓通常以井筒的形式分為平硐開拓、斜井開拓和立井開拓。采用合理的采礦方法是搞好礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵。

煤層在形成時(shí)，一般都是水平或者近水平的，在一定范圍內(nèi)是連續(xù)完整的。但是，在后來的長期的地質(zhì)歷史中，地殼發(fā)生了各種運(yùn)動(dòng)，是煤層的空間形態(tài)發(fā)生了變化，形成了單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造等地質(zhì)構(gòu)造。我們采煤就要注意煤層的走向傾向和傾角。

礦井的開拓可以分成立井開拓，斜井開拓，平硐開拓和綜合開拓，主井和運(yùn)輸巷等都需要永久的支護(hù)，可以采用砌碹支護(hù)，架拱支護(hù)，架蓬支護(hù)，錨桿支護(hù)，錨噴支護(hù)，錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨索支護(hù)，金屬拱形支架支護(hù)，料石支護(hù)，鋼筋混凝土支護(hù)，當(dāng)然還有各類支護(hù)之間的聯(lián)合支護(hù)。采掘工作面就需要臨時(shí)支護(hù)了，主要有打點(diǎn)柱，液壓支柱支護(hù)，木支柱支護(hù)等方式。采煤一般都采用后退式采煤，邊采邊加強(qiáng)支護(hù)。采空區(qū)一般使用充填法或自然垮落法處理頂板。

礦井大氣壓力變化與井深有直接的關(guān)系，這是由于礦內(nèi)空氣溫度受地層巖體溫度與深度之間的溫度梯度dt/dz(在無地下熱源條件下）的影響，引起延井深方向空氣密度p隨深度z增加而增大，即dp/dz>0. 由于圍巖結(jié)構(gòu)固有溫度場(chǎng)的影響，當(dāng)井深達(dá)到200m以上時(shí)，通過測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)礦內(nèi)空氣的密度延井深方向有較大的差異，存在著若干個(gè)不均勻的密度層。

在歐美一些國家將密度不均勻的流體稱為分層流，日本將其稱為密度流．我國從 20世紀(jì)50年代開始，采用異重流的名稱．實(shí)際上流體中出現(xiàn)分層的現(xiàn)象是相當(dāng)多的；如：①大氣由于重力作用，近地面密度大于高空密度而形成各種層次，深的湖泊、水庫和海洋由于日照作用，表面溫度高、密度小，深層溫度低、密度大，常出現(xiàn)明顯的分層，在這類情況中流體內(nèi)部密度的變化主要在鉛垂方向，在水平方向則幾乎沒有變化；②工業(yè)冷卻水排入河、湖中時(shí)，沿表面水溫度高，下部水溫低，則發(fā)生溫差異重流；③礦用局部通風(fēng)機(jī)將新鮮風(fēng)通過遠(yuǎn)距離風(fēng)筒送入工作面時(shí)，新鮮風(fēng)流與工作面污濁風(fēng)流在風(fēng)筒出口前方形成密度差二層異重流；④瓦斯與空氣的密度不同，當(dāng)流速低于一臨界值時(shí)，采區(qū)巷道內(nèi)的瓦斯則在頂板上方聚集形成瓦斯與空氣分層異重流．基于流體異重流現(xiàn)象，對(duì)分層流作這樣的認(rèn)定和理解：在重力場(chǎng)中密度不均勻的礦內(nèi)空氣形成有層次的流動(dòng)，其密度變化主要在鉛垂方向而形成近于水平的層次．空氣流體的密度差形成的原因主要由溫度的差異，針對(duì)自然界中大氣流體分層異重流現(xiàn)象。

基于氣壓測(cè)算標(biāo)高數(shù)學(xué)模型和氣相壓力傳感器設(shè)計(jì)原則，應(yīng)用數(shù)字模擬電路、單片機(jī)及其相關(guān)電路與編程設(shè)計(jì)技術(shù)，研制開發(fā)了用于測(cè)算礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力參數(shù)氣壓（絕壓）、相對(duì)壓力、大氣密度和溫度及相對(duì)標(biāo)高等常用礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的新型數(shù)字儀表．該儀表與已有的氣壓計(jì)相比較增加了空氣溫度、密度和測(cè)點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高值（測(cè)點(diǎn)絕對(duì)高度變化值）的測(cè)量．

最后推薦一款可以應(yīng)用在礦井測(cè)量氣壓的光纖傳感器，由工采網(wǎng)從國外引進(jìn)的高質(zhì)量光纖壓力傳感器 - FOP-M,FOP-M是一種光纖壓力傳感器，主要用在可能出現(xiàn)高溫的場(chǎng)合，如航空和國防。除此之外，此款傳感器也是惡劣和危險(xiǎn)環(huán)境下一般工業(yè)應(yīng)用的有用工具。FOP-M還具備以下優(yōu)點(diǎn)：不受EI/RFI影響、尺寸小、可在惡劣環(huán)境下做可靠測(cè)量、精度高 以及耐腐蝕等。FOP-M光纖壓力傳感器基于公認(rèn)的法布里-珀羅（Fabry-Perot）干涉原理 。傳感器的獨(dú)特設(shè)計(jì)基于對(duì)硅膜的偏析測(cè)量，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的壓力測(cè)量技術(shù)截然不同。壓力的改變會(huì)引起Fabry-Perot干涉腔長度的變化，而此時(shí)，即使溫度、EMI、濕度和震蕩的環(huán)境異常惡劣，我們的光纖信號(hào)調(diào)理器都可以持續(xù)高精度地測(cè)量干涉腔的長度。此款壓力傳感器為業(yè)內(nèi)現(xiàn)有應(yīng)用提供了更好更可靠的壓力測(cè)量，同時(shí)，該傳感器也具備針對(duì)工作溫度高的新應(yīng)用的擴(kuò)展能力。FOP-M光纖壓力傳感器的max耐溫達(dá)150°C (302°F)，這使它成為任何存在高溫場(chǎng)合的科研領(lǐng)域的理想產(chǎn)品。