多煤层开采覆岩分布式光纤监测及破坏特征研究
发布时间：2021-10-17 06:17
煤炭作为我们国家的重要能源,对于国民经济的发展起着重要的作用。随着煤炭的开采深度和开采强度不断增大,开采条件更加复杂,多煤层开采工况增多,引发的安全问题也随之增多。因此,研究多煤层开采结构变化引起的覆岩变形特征和地表沉陷特征,对于煤炭资源安全开采和采空区土地资源有效利用方面具有重要的现实意义和巨大的社会经济效益。本文以大柳塔矿区多煤层开采覆岩地质结构为研究背景,采用分布式光纤传感技术,设计采动覆岩相似材料模型试验,分析了顶板覆岩裂隙的演化特征,探讨了地表沉陷参数的变化规律。有关论文的研究成果如下:（1）通过单煤层和多煤层开采条件下覆岩变形分布式监测,分析了采空区和煤柱区应力变化演化状态,探讨了煤层开采过程中覆岩竖向沉降和水平移动特征。（2）利用分布式光纤应变数据对覆岩及地表影响区域进行划分,结合煤层开采导致的地表沉降特征,提出了开采沉陷参数的获取方法。（3）研究单煤层开采沉陷角、工作面推进距离与裂隙带发育高度之间相关性,探讨了多煤层开采结构中上下煤层之间的空间分布对覆岩裂隙和上部煤层沉陷角演化影响。
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
硕士学位论文 （即为布里渊频移量хV ）。两种光波经光纤段发生相互作用光通过矢量网络分析仪（VNA）经过复杂的运算，扫描不同递函数H（ē ， ）。将基带传递函数经过反傅立叶变换（IF函数 ( )，再根据定位公式即可获取光纤段中空间位置与频( )[56]。原理图及关系转换图如图 2-1 所示：
2 光纤传感技术及煤矿安全监测应用2.3 光纤光栅技术检测原理（FBG Fiber Grating TechnologyDetection Principle）2.3.1 检测原理光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）是一种以光纤为基体，通过栅技术在基体上完成衍射光栅的合成物。不仅改善了光纤的特性，同时集合了纤和光栅共同优点，使其成为一种性能极佳的无源滤波原件。其工作原理如光源从入射端注入光纤，在经过光纤光栅时，满足光栅衍射条件下的光将会原返回，其他光将透过光栅。此时，布拉格光栅起到一定的过滤作用，只反射满条件的特定光。外部应力场或温度场作用在光纤光栅上时，其折射率和周期必改变。此时，光栅的 Bragg 反射波长出现漂移，进而实现外界待测物理量的状信息。其原理图如图 2-2：
【参考文献】：
期刊论文
[1]大采高工作面采空区覆岩“三带”高度判定研究[J]. 秦兵文. 建井技术. 2017(06)
[2]温补型光纤Bragg光栅压力传感器在锚杆支护质量监测中的应用[J]. 梁敏富,方新秋,柏桦林,邢晓鹏,吴刚. 煤炭学报. 2017(11)
[3]非充分条件下重复采动地表沉陷预计参数的选取[J]. 卢国强. 煤炭与化工. 2017(09)
[4]双煤系煤层群开采覆岩动态形变及矿压显现规律研究[J]. 张勋,邓存宝,王雪峰. 煤炭科学技术. 2017(09)
[5]预计参数对开采沉陷的影响研究[J]. 王创业,冯芷胥,陈世江,付强. 金属矿山. 2017(08)
[6]分层开采对覆岩及含水层影响的相似模拟试验研究[J]. 耿逸鹏,张永波. 水力发电. 2017(06)
[7]2016中国国土资源公报[J]. 国土资源通讯. 2017 (08)
[8]2016年我国能源形势分析和2017年形势展望[J]. 肖新建,杨光,田磊,杨晶,康晓文,李际,高虎,刘小丽. 中国能源. 2017(03)
[9]远距离重叠煤柱作用下的强矿压显现作用机制:以大同矿区多煤层开采为例[J]. 朱志洁,张宏伟,陈蓥,霍丙杰,汤国水. 中国安全科学学报. 2017(03)
[10]基于分布式光纤技术的煤矿围岩监测研究[J]. 徐永峰. 煤炭技术. 2016(04)
硕士论文
[1]采动覆岩裂隙场发育演化规律模拟实验研究[D]. 李奇贤.河北工程大学 2017
[2]多煤层开采覆岩结构演化的光纤感测[D]. 孙亚运.西安科技大学 2016
[3]厚松散层重复采动条件下地表移动变形规律研究[D]. 秦长才.安徽理工大学 2015
[4]双煤层重复采动下覆岩变形破坏特征及导高发育研究[D]. 黄远.中国矿业大学 2014
[5]多层含钒页岩开采上覆岩层移动相似试验及数值模拟研究[D]. 马志伟.武汉科技大学 2013
[6]基于室内模型试验的土质边坡失稳模式研究[D]. 黄坤.华北水利水电大学 2013
[7]采动覆岩裂隙演化规律及渗透特性分析[D]. 王维华.辽宁工程技术大学 2013
本文编号：3441273
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
硕士学位论文 （即为布里渊频移量хV ）。两种光波经光纤段发生相互作用光通过矢量网络分析仪（VNA）经过复杂的运算，扫描不同递函数H（ē ， ）。将基带传递函数经过反傅立叶变换（IF函数 ( )，再根据定位公式即可获取光纤段中空间位置与频( )[56]。原理图及关系转换图如图 2-1 所示：
2 光纤传感技术及煤矿安全监测应用2.3 光纤光栅技术检测原理（FBG Fiber Grating TechnologyDetection Principle）2.3.1 检测原理光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）是一种以光纤为基体，通过栅技术在基体上完成衍射光栅的合成物。不仅改善了光纤的特性，同时集合了纤和光栅共同优点，使其成为一种性能极佳的无源滤波原件。其工作原理如光源从入射端注入光纤，在经过光纤光栅时，满足光栅衍射条件下的光将会原返回，其他光将透过光栅。此时，布拉格光栅起到一定的过滤作用，只反射满条件的特定光。外部应力场或温度场作用在光纤光栅上时，其折射率和周期必改变。此时，光栅的 Bragg 反射波长出现漂移，进而实现外界待测物理量的状信息。其原理图如图 2-2：
【参考文献】：
期刊论文
[1]大采高工作面采空区覆岩“三带”高度判定研究[J]. 秦兵文. 建井技术. 2017(06)
[2]温补型光纤Bragg光栅压力传感器在锚杆支护质量监测中的应用[J]. 梁敏富,方新秋,柏桦林,邢晓鹏,吴刚. 煤炭学报. 2017(11)
[3]非充分条件下重复采动地表沉陷预计参数的选取[J]. 卢国强. 煤炭与化工. 2017(09)
[4]双煤系煤层群开采覆岩动态形变及矿压显现规律研究[J]. 张勋,邓存宝,王雪峰. 煤炭科学技术. 2017(09)
[5]预计参数对开采沉陷的影响研究[J]. 王创业,冯芷胥,陈世江,付强. 金属矿山. 2017(08)
[6]分层开采对覆岩及含水层影响的相似模拟试验研究[J]. 耿逸鹏,张永波. 水力发电. 2017(06)
[7]2016中国国土资源公报[J]. 国土资源通讯. 2017 (08)
[8]2016年我国能源形势分析和2017年形势展望[J]. 肖新建,杨光,田磊,杨晶,康晓文,李际,高虎,刘小丽. 中国能源. 2017(03)
[9]远距离重叠煤柱作用下的强矿压显现作用机制:以大同矿区多煤层开采为例[J]. 朱志洁,张宏伟,陈蓥,霍丙杰,汤国水. 中国安全科学学报. 2017(03)
[10]基于分布式光纤技术的煤矿围岩监测研究[J]. 徐永峰. 煤炭技术. 2016(04)
硕士论文
[1]采动覆岩裂隙场发育演化规律模拟实验研究[D]. 李奇贤.河北工程大学 2017
[2]多煤层开采覆岩结构演化的光纤感测[D]. 孙亚运.西安科技大学 2016
[3]厚松散层重复采动条件下地表移动变形规律研究[D]. 秦长才.安徽理工大学 2015
[4]双煤层重复采动下覆岩变形破坏特征及导高发育研究[D]. 黄远.中国矿业大学 2014
[5]多层含钒页岩开采上覆岩层移动相似试验及数值模拟研究[D]. 马志伟.武汉科技大学 2013
[6]基于室内模型试验的土质边坡失稳模式研究[D]. 黄坤.华北水利水电大学 2013
[7]采动覆岩裂隙演化规律及渗透特性分析[D]. 王维华.辽宁工程技术大学 2013
本文编号：3441273
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