FBG-BOTDA联合感知技术在岩层运动模拟试验中的应用与成果

本文主要探讨了在采矿工程领域的一项创新研究——"基于FBG-BOTDA联合感测的岩层运动试验研究"。这项研究旨在深入理解采场上覆岩层在开采过程中所经历的应力应变变化，特别是在连续变形下沉和断裂这两个关键阶段。布拉格光纤光栅技术(FBG)与脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA)两种分布式光纤传感技术被有效地整合，用于精确测量模型试验中的岩层动态。 在实验中，研究人员在2米长的平面应力模型中嵌入了两根分布式传感光纤和两个光纤光栅应变传感器，模型的尺寸为2000mm×180mm×1700mm，采用1:250的几何相似比，以模拟真实矿山中的实际情况。模型的主关键层经历了从弯曲下沉到最终断裂的过程，通过实时监测这些光纤的响应，科学家得以捕捉到岩层变形的细微变化。 当进行2煤开采时，分布式传感光纤记录下的应变曲线显示出岩层的连续变形下沉，特别在曲线中部，应力集中的现象明显。另一方面，在3煤开采阶段，应变曲线反映了岩层断裂的过程，断裂后岩层的应力得到了释放。值得注意的是，FBG传感器对连续下沉岩层的响应呈现出宽缓的峰状，最大应变值达到4367.48με，而断裂岩层的应变曲线则表现为尖峰，最大应变值更高，达到了4892.82με。 这一研究不仅提供了岩层运动过程中的关键参数，还展示了如何通过结合两种先进的光纤传感技术实现对模型试验中关键层状态的实时、高精度监控。这种技术对于优化采矿设计、预防安全事故以及提高生产效率具有重要意义。研究结果被归类在"模拟试验"、"温度补偿"以及"FBG-BOTDA联合感测"等领域，并且根据中图分类号(TD325;TP212)，本文的研究方法和成果对岩石力学和地下工程领域的学术研究具有较高的参考价值，文献标志码为A，表明其学术水平得到了认可。