采动影响下巷道围岩变形的分布式感测与分析
本文选题:煤矿开采 切入点:采场空间 出处:《南京大学》2015年硕士论文
【摘要】:在我国煤矿开采过程中,工作面回采过程中围岩变形和破坏规律的研究是一个传统的、基础性课题。在煤层开采过程中,准确认识围岩应力场和变形场的分布及变化特征,这对于保障煤炭的安全高效开采以及解决深部开采中所面临的突出问题具有重要的意义。本文采用现场实测与数值模拟相结合的方法,对潘一东矿1231(1)工作面回采过程中围岩的变形及破坏规律进行了深入研究。将BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer,布里渊光时域反射计)分布式光纤传感技术应用于煤层采动影响下围岩变形的分布式感测,获得了采动过程中围岩的应变数据,通过对传感光缆应变分布特征和变化规律的分析,得到了围岩的变形、破坏情况,并结合 FLAC~(3D)构建了采场空间三维应力场、变形场。取得的成果如下:(1)提出了基于BOTDR技术的采动围岩变形分布式监测方法。(2)根据感测光缆的应变分布及变化情况,分析了采场空间支承压力的分布特征:工作面超前支承压力的影响范围约为115~120m,明显影响范围约为70~90m,剧烈影响范围约为25~35m,应力峰值深入煤壁4~12m。(3)建立了潘一东矿1231(1)工作面 FLAC~(3D)数值计算模型,根据计算和实测变形分布的相关系数和最大相对误差的一致性检验,对模型计算参数进行了优化,计算得到了采场空间应力分布特征、塑性区的范围、顶底板覆岩位移变化规律及超前支承压力的影响范围。数值模拟结果与现场实测结果基本一致。总之,采用BOTDR分布式光纤传感技术可以得到采场空间的变形、破坏特征,通过与数值模拟相结合,可以获得工作面回采过程过程中,采场变形场和应力场的空间分布及变化规律。本次研究为采动影响下巷道围岩变形的探测和分析提供了一种新方法。
[Abstract]:In the process of coal mining in our country, it is a traditional and basic task to study the law of surrounding rock deformation and failure in the mining process of coal face.In the process of coal seam mining, it is of great significance to accurately understand the distribution and variation characteristics of surrounding rock stress field and deformation field, which is of great significance to ensure the safe and efficient mining of coal and to solve the outstanding problems in deep mining.Based on the method of field measurement and numerical simulation, the deformation and failure law of surrounding rock in 1231DU 1) face of Panyidong Coal Mine are studied in this paper.BOTDR(Brillouin Optical Time Domain reflection time domain reflectometer (Brillouin optical time domain reflectometer) is applied to the distributed sensing of surrounding rock deformation under the influence of coal seam mining, and the strain data of surrounding rock during mining are obtained.Based on the analysis of strain distribution and variation law of sensing optical cable, the deformation and failure of surrounding rock are obtained, and the three-dimensional stress field and deformation field in stope space are constructed by combining with FLACU (3D).The results obtained are as follows: (1) the distributed monitoring method of mining surrounding rock deformation based on BOTDR technology is proposed. (2) according to the strain distribution and variation of sensing optical cable,The distribution characteristics of spatial supporting pressure in stope are analyzed: the influence range of leading support pressure in working face is about 115 ~ 120 m, the obvious influence range is about 70 ~ 90 m, the violent influence range is about 25 ~ 35 m, and the peak stress is deep into coal wall (4 ~ 12 路m ~ (3))A numerical model of plane FLACU (3D),Based on the consistency test of correlation coefficient and maximum relative error between calculated and measured deformation distribution, the model calculation parameters are optimized, and the spatial stress distribution characteristics and the range of plastic zone of stope are obtained.The change law of roof and floor overburden and the influence range of leading support pressure.The numerical simulation results are in good agreement with the field measurements.In a word, the deformation and damage characteristics of stope space can be obtained by using BOTDR distributed optical fiber sensing technology. By combining with numerical simulation, the process of mining face can be obtained.Spatial distribution and variation of deformation field and stress field in stope.This study provides a new method for detecting and analyzing the surrounding rock deformation of roadway under the influence of mining.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD315
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本文编号:1717238
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