煤柱应力应变分布的光纤监测试验研究

发布时间：2018-05-24 19:17

  本文选题：区段煤柱 + 光纤Bragg光栅　； 参考：《地下空间与工程学报》2017年01期

【摘要】：为科学留设区段煤柱,基于光纤传感监测技术,从煤柱内部应力应变角度研究煤柱的合理尺寸及其稳定性。制作平面物理相似材料模型,通过3个工作面开挖形成2个区段煤柱,在煤柱内分别埋设5个光纤Bragg光栅传感器及分布式传感光纤,同时,在模型底板铺设60个压力传感器,监测煤柱内部应力应变变化。试验表明,煤柱内部垂直应变随工作面推进而增大,水平应变随工作面推进呈"马鞍形"分布;煤柱的破裂区宽度约为3~5 m,塑性区宽度约为5~8 m,弹性区宽度约为22~27 m;1~#区段煤柱和2~#区段煤柱一侧开采时,对应的应力集中系数分别为1.54和2.04;两侧均为采空区时,应力集中系数分别为1.99和2.18。光纤光栅监测结果揭示了煤柱内部应力应变规律,为煤柱稳定性实时监测提供了科学手段。
[Abstract]:Based on the optical fiber sensing monitoring technology, the reasonable size and stability of the pillar are studied from the angle of stress and strain in the pillar. A plane physical similar material model was made and two sections of coal pillars were formed by excavation of three working faces. Five fiber Bragg grating sensors and distributed sensing fibers were embedded in the pillar respectively. At the same time, 60 pressure sensors were laid on the bottom plate of the model. Monitor the change of stress and strain in coal pillar. The test results show that the vertical strain in the coal pillar increases with the advance of the working face, and the horizontal strain is "saddle" distribution with the advance of the working face. The width of fracture zone, plastic zone and elastic zone of coal pillar are about 3 ~ 5 m, 5 ~ 8 m and 22 ~ 27 m ~ (-1) ~ # pillar respectively, and the corresponding stress concentration factors are 1.54 and 2.04 respectively, when both sides are goaf, the width of elastic zone is about 22 ~ (27) m ~ (-1) ~ (-1) ~ # pillar and 2 ~ (#) section coal pillar, respectively, and the stress concentration factor is 1.54 and 2.04 respectively. The stress concentration factors are 1.99 and 2.18 respectively. The monitoring results of fiber Bragg grating reveal the stress and strain law of coal pillar and provide a scientific means for real time monitoring of coal pillar stability.
【作者单位】： 西安科技大学能源学院;教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(51174280)
【分类号】：TD822.3

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本文编号：1930244