矿业工程论文_基于光纤感测的采动覆岩变形演化

文章目录

摘要

Abstract

变量注释表

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

    1.1.1 选题背景

    1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 采动覆岩结构演化及分带理论研究现状

    1.2.2 采动覆岩破坏及矿压规律研究现状

    1.2.3 关键层理论及判别方法研究现状

    1.2.4 岩体变形监测技术的发展

    1.2.5 光纤传感技术研究现状

1.3 研究内容

1.4 研究方法及技术路线

    1.4.1 研究方法

    1.4.2 技术路线图

2 采动上覆岩体运移规律及光纤感测理论基础

2.1 采动覆岩结构特征及其演化规律

    2.1.1 不同开采阶段采动岩体结构演化特征

    2.1.2 采动岩体垂直分带理论及光纤感测机制

2.2 采动覆岩关键层光纤感测判定理论基础

    2.2.1 现有关键层判别方法

    2.2.2 关键层失稳破坏方式

    2.2.3 光纤感测关键层判别机理

2.3 本文研究地质条件采动岩体活动及矿压规律

    2.3.1 大倾角煤层开采顶板活动及应力分布规律

    2.3.2 浅埋特厚煤层开采顶板来压与裂隙带发育规律

2.4 本章小节

3 光纤传感变形测试理论及与相似岩体耦合性分析

3.1 光纤传感监测基础原理及关键参数

    3.1.1 布里渊光时域分析技术(BOTDA)

    3.1.2 影响测量效果的技术参数

    3.1.3 岩体变形光纤感测应用关键技术

3.2 基于光纤频移变化度的覆岩变形表征

3.3 采动岩体与光纤耦合关系及受力分析

    3.3.1 岩体-光纤界面力学行为

    3.3.2 耦合变形过程光纤受力理论分析

    3.3.3 岩体-光纤耦合性定量化分析

    3.3.4 采动岩体变形演化光纤感测阶段特性与垂直分带

3.4 顶板来压过程应变增量表征及统计检验

3.5 基于光纤感测的采动岩体关键层判定

3.6 光纤感测结构体应力状态分析

    3.6.1 梁结构弯曲变形理论

    3.6.2 试验传感器布置方式

    3.6.4 分布式光纤感测应力状态分析

    3.6.5 光纤感测应力ANSYS模拟分析

    3.6.6 FBG感测应力状态分析

3.7 本章小结

4 光纤感测的大倾角煤层覆岩活动规律模型试验研究

4.1 大倾角煤层开采覆岩结构特征分析

    4.1.1 顶板空间结构特征

    4.1.2 顶板倾向力学模型

4.2 顶板变形特征光纤感测模型试验

    4.2.1 地质资料及模型概况

    4.2.2 模型铺装过程及主要测试系统

    4.2.3 大倾角煤层开采采场围岩运移特征

    4.2.4 大倾角煤层开采采场围岩应力演化规律

4.3 顶板变形光纤感测试验结果分析

4.4 顶板活动规律内在机理分析

    4.4.1 顶板微观变形光纤传感响应

    4.4.2 顶板宏观离层检测

    4.4.3 基于ASI分析的顶板倾向来压表征

    4.4.4 光纤感测顶板非对称变形规律

4.5 基于耦合性分析的顶板倾向垂直分带划分

4.6 本章小结

5 光纤感测的浅埋煤层工作面来压与覆岩分带表征试验研究

5.1 浅埋煤层开采的一般性规律

    5.1.1 浅埋煤层关键层分类及特征

    5.1.2 浅埋煤层开采导水裂隙带发育规律

5.2 研究矿区地质条件及工程背景

    5.2.1 顶板岩性参数

    5.2.2 顶板关键层判别

5.3 相似模型建立与光纤传感系统布置

    5.3.1 物理相似模型概况

    5.3.2 模型监测系统

5.4 浅埋特厚煤层开采覆岩运移特征

5.6 覆岩变形与来压过程光纤传感监测分析

    5.6.1 模型内部温度变化

    5.6.2 关键层变形与来压过程FBG监测分析

文章来源：《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2022/0307/621.html