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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征研究
  • 52
  • 作者

    刘奇牛家宝李青海赵金海訾建潇

  • 单位

    山东科技大学能源与矿业工程学院山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培有基地安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室肥城矿业集团梁宝寺能源有限责任公司

  • 摘要
    分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东矿区布尔台煤矿22207工作面作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44cm、68cm、107cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35cm、68cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合22207工作面的实际情况。研究结果提高了分布式光纤感测技术在采动覆岩动态变形监测的准确度,为关键层位置以及覆岩分带表征提供了新的研究思路。
  • 关键词

    采动覆岩导水裂隙关键层光纤传感耦合性

  • 文章目录
    1光纤-岩体耦合关系
    1.1直埋光纤与采动覆岩的耦合机制
    1.2试验装置
    1.3试验材料与试件制备
    1.4试验过程
    1.5传递系数与裂隙率关系
    2相似模型试验构建及主要现象
    2.1相似模型试验过程
    2.2直埋光纤覆岩裂隙率及应变传递系数的定量化分析
    2.3直埋光纤与覆岩耦合关系分析
    2.4直埋光纤应变数据修正
    3竖直光纤应变峰值的表征及检验
    3.1基于光纤应变的覆岩关键层下方离层位置及分带表征模型
    3.2覆岩关键层位置的应变峰值表征
    3.3覆岩垂直分带表征的应变峰值表征
    3.4导水裂隙高度表征方法的工程检验
    4结论
相关问题

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