區(qū)段煤柱穩(wěn)定性的光纖監(jiān)測試驗研究.pdf

1、在煤炭開采過程中留設區(qū)段煤柱，是保持回采巷道穩(wěn)定性、控制采空區(qū)地表沉陷量的重要方法。同時，為保證留設煤柱后的回采煤量，在保證安全生產(chǎn)前提下需盡量減小煤柱尺寸，因此煤柱穩(wěn)定性的研究成為關(guān)鍵問題。
　　本文對煤柱載荷、煤柱強度及確定煤柱穩(wěn)定性的塑性區(qū)寬度、應力分布狀態(tài)進行理論分析，且結(jié)合 FLAC3D數(shù)值模擬分析不同寬度區(qū)段煤柱的鉛直應力分布與塑性區(qū)分布；以工程實際為背景設計相似材料模擬試驗，將光纖Bragg光柵傳感技術(shù)與脈沖預泵浦布

2、里淵光時域分析技術(shù)(Pulse-PrePump Brillouin Optical Time Domain Analysis， PPP-BOTDA)應用到相似材料模擬試驗中，建立了基于光纖傳感技術(shù)的區(qū)段煤柱穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)對區(qū)段煤柱的受力分布與塑性區(qū)寬度進行監(jiān)測，實現(xiàn)了區(qū)段煤柱穩(wěn)定性的實時、分布式檢測。通過對FBG傳感器、PPP-BOTDA傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論分析、數(shù)值模擬的計算結(jié)果進行對比分析，確定了光纖傳感技術(shù)監(jiān)測煤柱穩(wěn)

3、定性的合理性與優(yōu)越性。
　　研究表明，區(qū)段煤柱的光纖監(jiān)測應變量曲線顯示1＃區(qū)段煤柱應力分布呈馬鞍形，2#區(qū)段煤柱應力分布為極限馬鞍形，光纖監(jiān)測得出的屈服區(qū)寬度與理論計算、數(shù)值模擬結(jié)果基本一致；對比理論分析和數(shù)值模擬得出1#區(qū)段煤柱應力峰值至煤柱邊緣距離，即屈服區(qū)寬度為10m，2#區(qū)段煤柱屈服區(qū)寬度為11m；并將光纖監(jiān)測得到的屈服區(qū)寬度代入煤柱保持穩(wěn)定的最小寬度計算公式得出1#區(qū)段煤柱穩(wěn)定，2#區(qū)段煤柱不穩(wěn)定，并通過核區(qū)率計算公式進