光纤光栅检测采场覆岩离层演化实验研究

该研究是关于利用光纤光栅传感技术对采场覆岩离层演化进行检测的实验研究，旨在量化分析煤矿开采过程中上覆岩层的离层规律。研究团队通过建立相似材料物理模型，模拟了实际煤矿的回采过程，并在模型中布置了光纤光栅应变传感器和温度传感器，以此监测覆岩的移动状态。 正文: 光纤光栅传感器是一种基于布拉格光栅原理的敏感元件，它可以精确地测量应变、压力、温度等多种物理参数。在本研究中，研究人员制作了一个尺寸为3米长、1.19米宽、0.2米厚的相似材料模型，其几何相似比为1:200，以此模拟真实矿井的地质条件。模型内部嵌入了9个光纤光栅应变传感器和1个温度传感器，这些传感器能够实时记录岩层在开采过程中的动态响应。 实验结果显示，光纤光栅传感器的应变量与岩层的运动状态有直接关系。当传感器所在的岩层层位出现离层现象时，由于拉应力的作用，传感器的应变量会显著增加，形成一个跃升。这表明，光纤光栅技术可以有效地捕捉到离层的初始阶段。随着离层不再扩大，传感器的应变量趋于稳定，直到离层最终破断垮落，此时传感器的读数会反映出这一变化。这种定量化的方法对于理解覆岩离层的发展程度和速度至关重要。 离层是煤矿开采过程中常见的地质问题，可能导致顶板垮塌、巷道破坏等安全隐患。通过光纤光栅检测技术，可以提前预警潜在的危险，为矿井的安全管理和开采设计提供科学依据。此外，该研究还强调了相似材料物理模型试验在矿井地质力学研究中的应用价值，它能以较低的成本和风险模拟复杂的真实工况，从而验证和优化监测技术。 关键词涉及的领域包括采矿工程、岩土力学、安全监测和光纤传感技术。这项工作不仅深化了我们对矿井开采中覆岩离层动态行为的理解，也为未来开发更高效、更准确的监测系统提供了理论和技术支持。通过这种方式，不仅可以提高煤矿安全生产水平，还可以减少因地质灾害造成的经济损失。 这项实验研究为矿产资源开采的安全管理提供了新的视角，光纤光栅检测技术在采场覆岩离层监测中的应用展示了其在地质灾害预防方面的潜力。随着技术的进一步发展，类似的监测方法有望成为保障矿工生命安全和提升矿井运营效率的重要工具。