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《西安科技大学》 2008年
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济三煤矿松散地层沉降变形光纤光栅监测技术研究

朱磊  
【摘要】: 在我国的华东地区普遍分布着深厚的新生界松散含水地层,在非采动影响条件下,新生界松散层下含水通过基岩风化带裂隙通道不断流失,导致水位大幅度下降,引起松散层有效应力增加,含水地层产生压缩变形。分布在该区域内的淮北、淮南、徐州、大屯以及兖州等矿区的上百个生产井筒发生了变形破坏,严重影响了各矿井的安全生产。因此,积极研究针对松散地层沉降变形的观测方法,进一步实现对井筒运行安全的监测,对实现本质安全型矿井有着很重要的意义。 本文通过对松散地层沉降变形进行理论分析与数值分析,认为井壁竖直附加应力是导致井筒破坏的根本原因,井筒破坏是水与松散层以及松散层与井筒共同作用的结果。在此基础上,对井筒的变形理论以及破坏发生机理进行了分析,并对济三煤矿井筒的附加应力进行了初步求解,得出附加应力与地层深度变化关系,同时,由数值模拟得知,在实验地质条件下500mm的地层变形能够引起井筒发生破坏。根据光纤光栅传感技术原理和工程地质调查,设计出适合的光纤光栅监测系统,对监测系统数据进行详细变形分析,且与地层水文动态进行综合对比分析,预测出最容易发生井筒破坏的地层区间。根据光纤光栅受力特性,进行了光纤光栅水泥砂浆实验及相关性能实验,得出不同受力情况下光纤光栅波长漂移量随载荷的变化关系。 光纤光栅波长变化与松散地层变形以及地下水位变化有着良好对应关系,当地层压缩和地下水位降低时,波长值减小,当地层压缩缓和和水位上升时,波长值增大。光纤光栅监测技术可以用于松散地层的沉降变形观测,进一步实现对井筒的安全状态进行监测,这一技术为相似区域内的井筒灾害预测预报提供了可能。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TD325.4

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 邱标;基于光纤光栅监测的厚松散层井筒变形预测研究[D];西安科技大学;2009年
2 董梁;深厚松散层水位与应变监测试验研究[D];西安科技大学;2010年
3 王刚;鲍店煤矿钻孔植入光栅监测地层沉降系统波长分析[D];西安科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 吕渊,周更廷,顾孟寒;素混凝土井壁受力状况的监测与分析[J];东北煤炭技术;1997年01期
3 尚丽平,张淑清,史锦珊;光纤光栅传感器的现状与发展[J];燕山大学学报;2001年02期
4 靳奉祥,王同孝,独知行;东滩煤矿副井三维变形监测[J];地矿测绘;1998年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 王为;林玉池;;表面式温度补偿型光纤光栅传感器研究[J];半导体光电;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 关致和;周宏山;邵海涛;赵先龙;阮锐;;光纤光栅在海洋测绘中应用研究[A];2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2000年
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10 赵兴东;刘建坡;于庆磊;;高跨比对层状顶板稳定性的影响[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王永军;含形状记忆合金复合结构振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 折勇;直角域中圆形夹杂与裂纹反平面动力的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年
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6 王为;光纤光栅在船舶结构健康监测中的关键技术研究[D];天津大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年
2 王磊;弱胶结地层冻结壁变形研究与影响因素敏感性分析[D];山东科技大学;2010年
3 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
4 王帅;基于BOTDR技术的地下工程实时监测系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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6 邓海龙;混凝土重力坝时效位移与损伤度及其对比分析研究[D];南昌大学;2010年
7 李航;复杂地质条件下隧道破坏过程研究[D];沈阳建筑大学;2011年
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9 袁光明;石灰石矿露天采剥机开采技术研究[D];武汉理工大学;2011年
10 滑俊杰;突出煤层水力挤出快速消突技术研究[D];河南理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏世明,柴敬,李毅;岩梁小变形的光纤光栅检测方法研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
2 魏世明;柴敬;;相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
3 余尚江;杨吉祥;陈显;章丽君;;光纤Bragg光栅传感器高速冲击试验研究[J];传感技术学报;2009年01期
4 周雪芳;梁磊;;粘贴式光纤光栅传感器应变传递规律研究[J];传感器世界;2007年08期
5 吕渊,周更廷,顾孟寒;素混凝土井壁受力状况的监测与分析[J];东北煤炭技术;1997年01期
6 靳奉祥,王同孝,独知行;东滩煤矿副井三维变形监测[J];地矿测绘;1998年04期
7 徐为民,童芜生,吴培稚;岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究[J];地球物理学报;1985年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王义平;新型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2003年
2 魏世明;岩体变形光纤光栅传感检测的理论与方法研究[D];西安科技大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李强;内燃机动态应变和缸内压力的光纤光栅传感技术探索[D];天津大学;2010年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张鹏;乔熙;胡琛琛;刘阳;;光纤光栅传感器在冻结立井施工监测中的应用[J];煤炭工程;2011年11期
2 柴敬;邱标;刘金瑄;李毅;董梁;张广文;杨建华;王振平;;基于光纤光栅监测的松散地层深部注水试验[J];煤炭学报;2012年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 柴敬;岩体变形与破坏光纤传感测试基础研究[D];西安科技大学;2003年
【相似文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 朱磊;济三煤矿松散地层沉降变形光纤光栅监测技术研究[D];西安科技大学;2008年
2 高杰;水位下降诱发深厚表土层井壁破裂机理及治理效果模拟研究[D];青岛理工大学;2009年
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