基于分布式光纤传感技术的采动覆岩变形监测

采用基于布里渊背向散射的分布式光纤传感技术（BOTDR），监测煤层采动过程中覆岩的变形情况。以淮南矿区某工作面为例，在煤层开采之前，通过钻孔安装工艺将分布式传感光缆植入到覆岩中，然后进行封孔注浆，使传感光缆与围岩变形协调。随着工作面的逐步推进，通过获取和分析传感光缆的应变分布特征及其动态变化过程，得到了煤层采动过程中覆岩的变形及破坏状态。最大拉应变位于孔深5m处，应变量是8350με；最大压应变位于孔深37m，应变量约为-550με。光缆应变与地层具有很好的对应关系，在岩性相对较软的地层（如泥岩）中，拉应变值相对较大，而在岩性相对较硬的地层（如砂岩）中，应变量较小且多为压应变。根据光缆的应变分布得到的沿钻孔方向地层的最大变形量为34mm，巷道围岩松动圈范围约为6m。研究结果表明，BOTDR分布式光纤传感技术能够准确地获取覆岩的变形分布及其变化情况，该技术的应用可以为深部煤层的安全高效开采提供可靠的依据。