分布式光纤监测的采场巨厚复合关键层变形试验研究

• 作者: 张丁丁 杜文刚 柴敬 袁强 雷武林 马哲
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 立体模型试验 巨厚复合关键层 厚板理论 分布式光纤传感 光纤响应特性
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 页码范围: 44-53
• 页数: 10页
• 分类号: TD323
• 字数: 6617字
• 语种: 中文

摘要

为了深入探究采场上覆巨厚复合关键层的移动变形规律,以义马矿区的地质条件为背景,利用计算机软件(KSPB)判别覆岩关键层位置;根据高位关键层与工作面推进长度的空间位置关系,结合符拉索夫厚板理论对其进行力学分析与计算;搭建三维立体模型(3.6 m×2.0 m×2.0 m)进行物理模拟试验,采用压力传感器测试采场支承压力,分布式光纤传感技术(BOTDA)监测覆岩动态变形过程,多点位移计测试岩层内部位移,并将3种测试结果进行综合对比分析.结果 表明:复合关键层破断距理论计算值与物理模型试验测量值基本一致,传感光纤频移峰值在数值、位置、形状上的变化可反映覆岩关键层弯曲变形、破断、回转的动态演化过程;当工作面1推进至960 m时,40 m厚亚关键层一细砂岩(煤层上方112 m位置)中的传感光纤V11出现了4次频移峰值,分别为438.98,313.85,304.27和288.97 MHz,发生了4次破断,初次破断距为368 m,周期破断距为186 m,处于垮落带;160 m厚亚关键层二下组巨厚砾岩(煤层上方225 m位置)中的传感光纤V12出现了1次频移峰值,为165.94MHz,仅发生1次破断,初次破断距为736 m,但结构未失稳,处于裂隙带;250 m厚主关键层上组巨厚砾岩(煤层上方386 m位置)中的传感光纤V13最大频移峰值为38.61 MHz,远远小于光纤V11和V12的频移峰值,仅发生微小弯曲变形,处于弯曲下沉带.工作面2覆岩变形规律与工作面1趋势基本一致,但关键层在工作面1的破断距离比工作面2大.随开采范围增大,巨厚复合关键层自下而上逐步发生破断,会出现同步和非同步破断现象,增大了采场围岩失稳的不确定及控制难度,易诱发矿井动力灾害.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	柴敬	西安科技大学能源学院	100	951	18.0	26.0
5	张丁丁	西安科技大学能源学院	24	80	5.0	8.0
9	雷武林	西安科技大学能源学院	31	47	4.0	5.0
13	杜文刚	西安科技大学能源学院	7	2	1.0	1.0
14	马哲	西安科技大学能源学院	3	10	2.0	3.0