多煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)演化的光纖感測.pdf

1、為進(jìn)一步開發(fā)煤炭資源而采用多煤層開采的方式，隨著累計(jì)采厚的增大，多煤層開采過程中主關(guān)鍵層經(jīng)歷多次采動影響，主關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的破壞將引起采場上覆巖層整體的變形破壞，同時(shí)決定上位巖層整體的結(jié)構(gòu)形態(tài)。因此本文從多煤層開采過程中主關(guān)鍵層的受力變形出發(fā)，采用理論分析、數(shù)值模擬和相似材料模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，以烏蘇海則井田2、3號煤層相距46.9m且覆巖中含有主關(guān)鍵層為工程背景，利用光纖傳感技術(shù)對多煤層開過程中覆巖結(jié)構(gòu)演化特征進(jìn)行研究。
　　

2、計(jì)算并判別出上覆巖層中主關(guān)鍵層的位置，通過分析2、3號煤層頂?shù)装鍘r性計(jì)算得出兩層煤開采后導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育的最大高度，并建立了兩層煤開采覆巖結(jié)構(gòu)演化模型。采用FLAC3D軟件對2、3號煤層開采過程中覆巖應(yīng)力狀態(tài)及塑性區(qū)的分布特征進(jìn)行模擬。將FBG和PPP-BOTDA光纖傳感技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于相似材料模型實(shí)驗(yàn)中，模型實(shí)驗(yàn)中首次采用溫度補(bǔ)償方法對FBG和BOTDA測試系統(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，合理解決了溫度變化對實(shí)驗(yàn)測試精度的影響；采用鐵砂加載方式代替鐵磚

3、加載，有效控制了加載的準(zhǔn)確性及連續(xù)性；此外，采用加熱法對模型內(nèi)部的光纖進(jìn)行了定位，保證了光纖測試的有效性。在2m模型內(nèi)埋設(shè)4根傳感光纖和2個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器，對多煤層開采主關(guān)鍵層由彎曲下沉發(fā)育至斷裂過程中的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行感測。
　　研究表明，2號煤層開采后主關(guān)鍵層及上位巖層處于彎曲下沉帶中，連續(xù)變形未破斷的主關(guān)鍵層阻礙裂隙向上位巖層發(fā)展；3號煤層開采后主關(guān)鍵層破斷導(dǎo)致上覆巖層整體處于斷裂帶中，裂隙向上位巖層蔓延，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育至洛