所属领域：煤矿开采

成果简介：

1.成果基本情况

钻孔岩层变形检测实验装置自2008年开始着手研究，该装置主要用于研究岩层沉降变形过程，以省重点实验室科研计划项目“钻孔岩层变形检测新方法及其实验装置研制”（08JZ42）为基础，研究适合于岩层变形的光纤光栅应变传感器结构及植入方法，建立光纤光栅传感器与岩体变形相互作用的光学—力学模型。通过对岩土层变形钻孔检测的光纤光栅多点传感理论的研究，提出了在预设钻孔中埋入光纤Bragg光栅传感器用于第四纪松散地层不同层位多点沉降变形监测方法，研制出一个由多个光纤光栅组成的光纤Bragg光栅波分复用/空分复用混合阵列。目前该技术在兖州矿区得到很好的推广应用，部分研究成果经中国煤炭工业协会组织鉴定为国际先进，获得”山东省济宁市科学技术进步”二等奖，申请国家专利一项。

2.主要技术特点

(1)自制实验装置，其尺寸为直径330mm，高1200mm。用于监测松散地层疏水固结沉降变形特点及其发展规律的研究，建立三维松散地层沉降物理模型。

(2)预制Φ50×1100mm的光纤Bragg光栅预制棒，模拟现场岩层钻孔变形过程。

(3)光纤光栅传感器采用有机玻璃纤维增强聚合物（GFRP）封装，它是将裸光纤布拉格光栅嵌入玻璃纤维增强聚合物材料中，形成GFRP-OFBG传感器。由光纤Bragg光栅和碳钢组成直径8mm、长度220mm、端部扩径为16mm的圆柱状结构，光纤为铠装结构。

(4)在模型内部安装有3个光纤光栅传感器，用于监测模型内部的应力分布，同时也可以作为光纤光栅传感器监测数据的参考和对比。

3.应用范围

该技术应用于厚松散层井筒变形、破坏的预测和防治工程中。

4.市场需求及经济效益分析

我国华东地区普遍存在着厚新生界含水冲积地层，自1987年以来，华东地区已有上百个井筒发生不同程度的破坏，给煤矿的安全生产带来了较大的隐患，极大地制约了煤矿的经济发展。因此，对井壁破坏的预测和防治是十分必要和迫切的。该技术可用于地层沉降变形的实验研究，探索地层沉降与监测方法，并已在兖州矿区得到实际应用，成果显著，应用前景广阔。

合作方式：合作开发 技术服务

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、李毅

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