濟三煤礦松散地層沉降變形光纖光柵監(jiān)測技術研究.pdf

1、在我國的華東地區(qū)普遍分布著深厚的新生界松散含水地層，在非采動影響條件下，新生界松散層下含水通過基巖風化帶裂隙通道不斷流失，導致水位大幅度下降，引起松散層有效應力增加，含水地層產生壓縮變形。分布在該區(qū)域內的淮北、淮南、徐州、大屯以及兗州等礦區(qū)的上百個生產井筒發(fā)生了變形破壞，嚴重影響了各礦井的安全生產。因此，積極研究針對松散地層沉降變形的觀測方法，進一步實現(xiàn)對井筒運行安全的監(jiān)測，對實現(xiàn)本質安全型礦井有著很重要的意義。 本文通過對松散

2、地層沉降變形進行理論分析與數(shù)值分析，認為井壁豎直附加應力是導致井筒破壞的根本原因，井筒破壞是水與松散層以及松散層與井筒共同作用的結果。在此基礎上，對井筒的變形理論以及破壞發(fā)生機理進行了分析，并對濟三煤礦井筒的附加應力進行了初步求解，得出附加應力與地層深度變化關系，同時，由數(shù)值模擬得知，在實驗地質條件下500mm的地層變形能夠引起井筒發(fā)生破壞。根據光纖光柵傳感技術原理和工程地質調查，設計出適合的光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)，對監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據進行詳細變形

3、分析，且與地層水文動態(tài)進行綜合對比分析，預測出最容易發(fā)生井筒破壞的地層區(qū)間。根據光纖光柵受力特性，進行了光纖光柵水泥砂漿實驗及相關性能實驗，得出不同受力情況下光纖光柵波長漂移量隨載荷的變化關系。 光纖光柵波長變化與松散地層變形以及地下水位變化有著良好對應關系，當?shù)貙訅嚎s和地下水位降低時，波長值減小，當?shù)貙訅嚎s緩和和水位上升時，波長值增大。光纖光柵監(jiān)測技術可以用于松散地層的沉降變形觀測，進一步實現(xiàn)對井筒的安全狀態(tài)進行監(jiān)測，這一技術