以张集煤矿TBM掘进采煤工作面高抽巷为研究对象,采用基于布里渊背向散射的分布式光纤传感技术(BOTDR),监测TBM掘进扰动下围岩的变形、扰动特性。通过在试验巷道前方和侧方施工监测钻孔,安装分布式传感光纤,使传感光纤与围岩变形协调。在TBM掘进过程中,通过监测和分析监测光纤的应变分布特征及其动态变化过程,获得了TBM掘进过程中对围岩的扰动特性。TBM掘进时对掌子面前方的岩石扰动影响范围为5~7 m。在围岩深度4~12 m范围内出现压应变,而在围岩深度12~18 m的范围内出现拉应变,巷道围岩未出

为了实现对矿井巷道及顶板的全方位实时应力监测,解决煤矿的冒顶、坍塌问题,采用理论分析和试验的方法,利用自发布里渊背向散射的分布式光纤应力传感技术可持续监测应力变化的特性,设计网格状结构的分布式光纤传感器网络,并与高速数据采集电路结合起来.研究结果表明:采用模糊控制理论来提高监测外界应力变化的精度及准确度,预测直接顶失稳及巷道围岩形变等导致的煤矿地质灾害的发生.研究结论突破了传统的单点式测量,为矿井的施工安全提供了更有利的保证.

提出了基于分布式光纤技术的煤矿围岩监测的方法。依据布里渊反射监测技术和传感器原理,设计了适用于煤矿围岩监测的布里渊光纤传感器,设计了煤矿围岩监测方案,并对应用效果进行分析对比。结果表明:分布式光纤技术在煤矿围岩监测中数据准确,实时性强,易维护。