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煤层采动底板变形破坏过程多参数精细感知研究
煤炭科学技术
网络首发时间:2023-07-12 11:56:43
94
作者
姚多喜
刘畅
单位
安徽理工大学地球与环境学院
摘要
煤层采动过程中,通过测试参数感知底板变形破坏过程是采场地质保障的有效方式。利用有限差分法构建煤层采动底板破坏数值模型,获取塑性区的分布和演化特征,结果显示底板破坏深度为21 m。在煤层底板钻孔中植入电缆和分布式光纤,通过对电极电流值和光纤应变值的连续采集,获得采动效应下的特征参数图谱,进一步分析底板的变形破坏程度。结果表明:电极电流的背景值在40 mA以上,随着工作面的推进电流值轻微升高,当工作面推进到孔口附近时,电流值降到1 mA以下,岩层破坏;光纤测试方面,随着工作面的推进光纤应变值不断增大,当工作面靠近孔口时,光纤应变峰值为8589 με,之后岩层破裂,能量释放,光纤应变值回弹。电极电流和光纤应变参数图谱显示底板的变形破坏过程分为四个阶段,分别为无影响阶段、微影响阶段、显著影响阶段和破坏阶段。监测数据对底板变形破坏过程起到了良好表征作用,但存在一定差异,具体表现在超前应力和破裂伊始的感知上,电极电流的响应要略早于光纤应变。电极电流的结果显示底板破坏深度为20.8 m,光纤应变的结果显示底板破坏深度为21.0 m。构建电极电流值和应变值的核密度图,对于底板浅部的监测点,数据点离散程度较大;而埋深较大的监测点受动效应影响较小,回采过程中数据点分布较为集中,离散程度较小。通过多测试参数联合感知,实现煤层采动底板变形破坏过程的精细表征和评价。
关键词
煤层采动
底板破坏
多参数表征
精细化探测
参数图谱
文章目录
0 引言
1 研究区概况
2 煤层采动底板数值模拟研究
2.1 模型的建立
2.2 结果分析
3 煤层采动底板原位测试研究
3.1 技术原理
3.1.1 并行电法技术
3.1.2 BOTDR
3.2 监测系统布置
3.3 监测结果及分析
3.3.1 电极电流值结果
3.3.2 分布式光纤应变值结果
3.3.3 多参数监测结果对比分析
4 结论
引用格式
姚多喜,刘畅.煤层采动底板变形破坏过程多参数精细感知研究[J/OL].煤炭科学技术:1-10[2023-07-13].DOI:10.13199/j.cnki.cst.2023-0368.
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