基于FBG和BOTDA的采矿压力监测,在使用物理建模的剩余煤柱下进行采矿压力监测
Dingding Zhang1,2, Zhi Li1, Yanyan Duan3
1College of Energy Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|November 9, 2024
概括
在煤柱下开采会导致矿井压力很大. 光纤传感揭示了超负荷断裂角度的减少和变化的应变模式,有助于理解采矿期间的应力演变.
科学领域:
- 采矿工程 采矿工程 采矿工程
- 地质技术工程 地质技术工程
- 光学传感技术的技术.
背景情况:
- 在紧密相距的系统中,在现有柱子下挖掘较低的煤层会引发大量的矿井压力.
- 了解超负荷运动和压力表现对于安全高效的采矿操作至关重要.
研究的目的:
- 在剩余的煤柱下开采时调查过载运动和矿井压力规律.
- 分析工作面压力和光纤拉伸特征之间的关系.
- 建立一个纤维格特性方法,用于覆盖岩石应力演变.
主要方法:
- 构建一个2.5 × 0.2 × 1.503米的物理模型.
- 使用纤维格 (FBG) 和Brillouin光学时间域分析 (BOTDA) 进行内部岩石应变监测.
- 与煤层地板压力传感器数据进行比较以进行验证.
主要成果:
- 在经过煤柱的过程中和之后,覆盖的岩石断裂角度会减少.
- 在挖掘通过支柱时,循环压力步距离减少了33.3%.
- 在周期性压力下,水平光纤应变模式从单模向双模转变.
- 峰值FBG压力应变和高级支压力影响范围在柱子通过之前显著增加.
结论:
- 光纤传感提供了准确的洞察力,在柱子下的采矿过程中,在覆盖岩石中的应力演变.
- 已建立的FBG表征方法对于监测压力变化是有效的.
- 这些发现有助于光纤传感在采矿物理模型实验中的应用.
