矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

作     者：柴敬 刘永亮 袁强 张丁丁 杜文刚 韩志成 马哲 雷武林 CHAI Jing;LIU Yongliang;YUAN Qiang;ZHANG Dingding;DU Wengang;HAN Zhicheng;MA Zhe;LEI Wulin

作者机构：西安科技大学能源学院陕西西安710054 教育部西部矿井绿色开采重点实验室陕西西安710054 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2021年第49卷第1期

页      面：208-217页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41027002 51804244 51804052)。 

主　　题：围岩变形 分布式光纤传感 光纤光栅传感 采场 巷道 

摘      要：矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测,是掌握应力场动态迁移规律,分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段,也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步,可实现不同尺度的围岩应力、变形,大范围、分布式动态监测,成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展,总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点,归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺,讨论了采场覆岩横三区、竖三带分布,覆岩结构演化,支承压力分布,顶底板变形特征的光纤表征机制,介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明:光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段,在智慧矿山建设背景下,采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展,光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发,多维度光纤传感系统及布设工艺,大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。