濟(jì)三煤礦松散地層沉降變形光纖光柵監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、在我國的華東地區(qū)普遍分布著深厚的新生界松散含水地層，在非采動(dòng)影響條件下，新生界松散層下含水通過基巖風(fēng)化帶裂隙通道不斷流失，導(dǎo)致水位大幅度下降，引起松散層有效應(yīng)力增加，含水地層產(chǎn)生壓縮變形。分布在該區(qū)域內(nèi)的淮北、淮南、徐州、大屯以及兗州等礦區(qū)的上百個(gè)生產(chǎn)井筒發(fā)生了變形破壞，嚴(yán)重影響了各礦井的安全生產(chǎn)。因此，積極研究針對(duì)松散地層沉降變形的觀測(cè)方法，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒運(yùn)行安全的監(jiān)測(cè)，對(duì)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全型礦井有著很重要的意義。 本文通過對(duì)松散

2、地層沉降變形進(jìn)行理論分析與數(shù)值分析，認(rèn)為井壁豎直附加應(yīng)力是導(dǎo)致井筒破壞的根本原因，井筒破壞是水與松散層以及松散層與井筒共同作用的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，對(duì)井筒的變形理論以及破壞發(fā)生機(jī)理進(jìn)行了分析，并對(duì)濟(jì)三煤礦井筒的附加應(yīng)力進(jìn)行了初步求解，得出附加應(yīng)力與地層深度變化關(guān)系，同時(shí)，由數(shù)值模擬得知，在實(shí)驗(yàn)地質(zhì)條件下500mm的地層變形能夠引起井筒發(fā)生破壞。根據(jù)光纖光柵傳感技術(shù)原理和工程地質(zhì)調(diào)查，設(shè)計(jì)出適合的光纖光柵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)變形

3、分析，且與地層水文動(dòng)態(tài)進(jìn)行綜合對(duì)比分析，預(yù)測(cè)出最容易發(fā)生井筒破壞的地層區(qū)間。根據(jù)光纖光柵受力特性，進(jìn)行了光纖光柵水泥砂漿實(shí)驗(yàn)及相關(guān)性能實(shí)驗(yàn)，得出不同受力情況下光纖光柵波長漂移量隨載荷的變化關(guān)系。 光纖光柵波長變化與松散地層變形以及地下水位變化有著良好對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)?shù)貙訅嚎s和地下水位降低時(shí)，波長值減小，當(dāng)?shù)貙訅嚎s緩和和水位上升時(shí)，波長值增大。光纖光柵監(jiān)測(cè)技術(shù)可以用于松散地層的沉降變形觀測(cè)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒的安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這一技術(shù)