煤炭学报

作者：杜文刚, 柴敬, 张丁丁, 雷武林,

关键词：模型试验, 光纤传感, 光纤-岩体耦合关系, 导水裂隙带, 覆岩变形,

随着国家生态文明建设标准的日益提高，我国西部干旱半干旱地区赋存的浅埋煤层开采引起的生态环境问题愈发严峻。导水裂隙带发育高度探测是与保水开采密切相关的科学问题，是矿山生态损害监测与评价、生态修复策略制定的重要依据。将分布式光纤感测技术应用于相似模型试验，探究采动岩体裂隙带发育与光纤检测数据的内在响应关系。针对以往研究中对光纤与采动覆岩在不同开采阶段耦合作用关系分析不足的问题，提出传感光纤与采动岩体的耦合关系量化指标“光纤-岩体耦合系数”，通过耦合系数对采动引起的覆岩垂直分带区进行合理划分。研究表明:与光纤接触的不同受力状态岩层介质包括5种:顶部未受采动影响的稳定岩层、稳定关键层上受采动影响存在下移趋势的岩层、离层空域区、采空区矸石区及煤层底板;基于监测数据将覆岩分为4部分:已破坏区、强烈影响区、微弱影响区和未影响区。已破坏区即导水裂隙带，强烈影响区为受采动影响内部应力集中程度极高但结构完整的岩层，即弯曲下沉带。试验得出裂隙带与弯曲下沉带分界处耦合系数阈值为0.65;建立了应变曲线形态、导水裂隙带发育高度与关键层活动的内在联系，实现光纤感测表征覆岩分带特征。将光纤传感技术应用于采动引起的覆岩变形监测为导水裂隙带发育高度探测提供了新的研究思路。

来源：2021年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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