煤田地质与勘探

作者：柴敬, 郝鸿儒, 杨健锋, 高登彦, 高奎英, 陈建华, 杨磊, 刘泽宇,

关键词：分布式光纤, 区段煤柱, 水平变形, 煤柱稳定性,

针对煤柱内部微裂纹萌生、变形破坏等潜在安全隐患，利用布里渊光时域反射(BOTDR)分布式光纤传感技术进行煤柱水平变形监测。首先，根据煤柱破坏碎胀特性理论分析，建立了光纤轴向应变与水平变形的转化方法；其次开展室内试验确定了金属基索状传感光纤轴向拉伸响应情况，并根据煤柱变形破坏规律修正了应变系数，最后以陕西大柳塔煤矿活鸡兔井为工程背景，对22206工作面区段煤柱水平变形实现现场监测。监测结果表明：区段煤柱采动侧和未采动侧存在明显的水平变形差异，采动侧变形量最大，约为未采动侧的5倍，但煤柱整体水平变形较小，仅出现弹性变形，煤柱较稳定；煤柱变形分区明显，呈现中部为弹性核区，两侧为塑性破坏区的分区特征；工作面从测点前20 m推进至测点后40 m时，煤柱水平应变呈指数增长，远离测点之后变形趋于稳定，反映煤柱变形与采动应力扰动之间的动态关联；通过分析煤柱水平应变与垂直应力，发现两者呈指数相关关系，定量建立了煤柱水平应变与垂直应力关系式，说明煤柱变形与破坏很大程度上取决于采动应力的分布与演化。利用BOTDR技术对区段煤柱内部变形进行监测可以精确获取区段煤柱内部的微观变形信息，对于煤柱留设尺寸确定、围岩控制及采空区压力评估等具有重要指导意义。

来源：2024年第5期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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