区段煤柱变形光纤光栅监测应用研究
柴敬1
王佳琪2
杨健锋2
高登彦3
高奎英3
陈建华3
刘泽宇2
杨磊2
1.西安科技大学 能源学院, 陕西 西安 710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室, 陕西 西安 7100542.西安科技大学 能源学院, 陕西 西安 7100543.国家能源集团 神东煤炭集团, 陕西 神木 719315
摘要：针对近距离煤层下伏工作面过上覆遗留煤柱时,发生动静载叠加诱发强矿压显现,导致区段煤柱发生变形失稳造成人员伤亡和设备破坏.为探索基于光纤光栅实时监测区段煤柱变形发育特征,分析进、出遗留煤柱阶段矿压显现机理,将FBG、光栅应力计的光测方法相结合,结合现场实测的区段煤柱变形应力应变水平参量变化规律,研究煤柱应变空间分布规律及回采过程中工作面前方煤柱内部应变时域响应特征,验证光测方法在煤体应变水平观测的可行性.结果表明:工作面回采经过上覆遗留煤柱期间,区段煤柱顶板受集中应力影响,上部岩层块体破断并发生回转导致煤柱载荷增加,随着工作面推进覆岩断裂进一步向上传递,关键层断裂回转发生导致工作面来压,最终导致区段煤柱变形失稳.根据现场光栅应变增量幅度判断煤柱内局部变形的剧烈程度,在集中应力作用下,区段煤柱变形时发生最大应变为 650×10-6,上覆岩层集中应力造成煤柱应变水平峰值位置为煤柱宽度 11.5 m,沿煤柱宽度方向应变表现出先增加后减小然后趋于稳定的趋势,内部应变随采动过程中影响范围在 5 m左右.综合研究工作面回采经过上覆遗留煤柱时应变对区段煤柱发生变形失稳的特点和规律,以及应变水平变化和煤柱物理力学性质,得到煤柱破坏的前兆特征,在外力作用下达到变形峰值前对煤柱提前进行卸压和防护的安全处理.
关键词：区段煤柱遗留煤柱矿压显现光纤光栅光栅应力计实时监测
分类号：TD323(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52004203)
论文发表日期：2024-01-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 126-137 )
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