同家梁矿工作区底板破裂监测与治理研究

杨志明

（大同煤矿集团有限责任公司 同家梁矿，山西 大同037025）

1 底板变形破坏动态监测

随着开采工作的不断推进，煤矿开采工作面底板会受到压力的作用，出现不同程度的变形破坏。底板破坏呈现3个过程，分别是采前应力集中区、采后膨胀卸压区和采空压缩稳定区。随着采煤工作面的不断推进，地下采空区范围不断变大，采空区周围的围岩受到的集中应力不断增大，底板岩体卸压膨胀后出现底鼓现象，再承受顶板的周期压力使得顶板垮塌掉落，采空区被逐渐填充，达到稳定状态。

光波在光纤中传播会受到温度和压力的影响，发生布里渊频移，使用BOTDR系统对煤层底板动态破坏进行监测。结果显示，在回采过程中，底板岩层从上到下呈现出“压—拉—压”的应变过程。针对岩层开采过程中底板破裂变形情况，应用布里

渊光时域反射技术原理进行动态测量。

1.1 布里渊光时域反射技术原理

布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程，在不同的条件下，布里渊散射又分别以自发散射和受激散射2种形式表现出来[1]，如图1所示。发生布里渊散射的原因是单频光和声波发生耦合，光纤中的固有频率使得布里渊光的频率发生未知散射。

图1 布里渊散射光频谱Fig.1 Spectrum of Brillouin scattered light

在入射波长保持不变的情况下，一种规格的光纤对应一个布里渊频移植，并且这个频移植还会受到外界温度环境的影响。当布里渊频移植所受环境温度变化小于2℃时，在理论研究过程中可以忽略这种影响。……