采场上覆岩层沉降变形的光纤检测实验

柴敬^1,2，赵文华^1,3，李毅^1,2，崔晨^1,3，王道成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. 宁夏煤业集团有限责任公司

摘 要：为定量化研究相似材料模型实验岩层变形过程,用光纤光栅传感技术构建相似材料模拟实验的上覆岩层移动的监测方法和系统。在实验室模拟煤矿采场上覆岩层沉降变形,在0.5 m平面模型上使用2～6个不锈钢封装光纤Bragg光栅传感器和醋酸乙烯封装光纤Bragg光栅传感器,制作了3个500 mm×425 mm×73 mm的相似材料模型,几何相似比1∶800,同时在模型对应位置使用了2～3个百分表,研究模型开挖过程中岩层沉降变形与光纤光栅传感器测试结果的对应关系。实验表明,模型岩层沉降变形与引起的传感器波长漂移量变化线性相关,单位下沉量引起的不锈钢、醋酸乙烯塑料封装光纤Bragg光栅传感器波长漂移量分别为66.17～290.46,778.19 pm/mm,光纤光栅传感器可以感知水平位移和垂直位移的变化,为相似模型内部应力应变检测提供了手段。这种方法可以用于模型上覆岩层移动的实时检测。

关键词：光纤Bragg光栅传感器;岩层水平位移;岩层垂直移动;相似材料模型;