采场上覆关键层运移的模拟实验检测

柴敬^1,2，汪志力¹，刘文岗³，张渤¹，李毅^1,2，袁强¹

1. 西安科技大学能源学院2. 西安科技大学教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室3. 中国煤炭科工集团北京天地华泰采矿工程技术有限公司

摘 要：在传统矿山压力理论的基础上,用光纤Bragg光栅传感器研究采场上覆关键层运移过程中的内部应变。以某煤矿30101综采工作面为对象,实验室模拟工作面上覆岩层变形的过程,在3 m平面模型上使用4个光纤Bragg光栅传感器,制作了3 000 mm×1 340 mm×200 mm的相似材料模型,几何相似比1∶100,同时在关键层的位置布置2条全站仪测线。实验表明,光纤光栅传感器监测出了关键层的初次垮落、周期性垮落过程,关键层初次破断时光纤光栅传感器波长漂移量曲线呈尖峰状,周期性破断时光纤光栅传感器波长漂移量曲线呈高原状,有一个持续的时间。30101工作面顶板初次垮落及周期来压步距分别在48.5~51.7 m与10.4~20.8 m,实验与现场矿压观测结果基本一致。实验实现了上覆关键层所受载荷的实时监测,载荷变化符合指数余弦函数规律。

关键词：矿山压力理论;关键层理论;光纤Bragg光栅传感器;关键层所受载荷;检测;