基于BOTDA技术的深部开采岩层内部应力演化规律研究

作者：步东亮; 王云龙

来源：矿山测量, 2021, 49(04): 20-103.

• BOTDA
• 岩层内部
• 竖向应力
• 演化规律

为充分掌握采气井、抗滑桩等埋地构筑物受采动损害程度,文中以东胜煤田深部矿区某煤矿为例铺设相似材料模型,采用BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)技术监测得到极不充分采动到充分采动过程中距离采空区不同位置处的覆岩竖向应力表征值,并分析其规律,研究结果表明:(1)横向光纤监测结果拉应变最大值发生在岩体最大弯曲处或者砌体岩梁破裂处,这一现象与力学分析结果吻合,在一定程度上佐证了实验结果的可靠性。(2)采空区两侧覆岩竖向应力演化规律:随着采动范围的扩大,在首采面一侧,覆岩上部拉应力小于下部覆岩拉应力,在终采面一侧,覆岩上部拉应力与下部覆岩拉应力的大小交替变化。(3)采空区上方覆岩不同位置处竖向应力演化规律基本一致,呈现出随着采动范围的扩大,覆岩应力由压应力先转化为拉应力,进而一直保持拉应力形态或者再变为压应力。(4)采动影响边界覆岩竖向应力演化规律:随着采动范围的扩大,在首采面一侧,覆岩上部压应力数值呈现先减小后增大的演化规律,下部拉应力数值呈现先减小后增大再减小的演化规律,在终采面一侧,覆岩上部拉应力数值演化规律与首采面一侧基本相反,下部拉应力数值演化规律与首采面一侧基本一致。