【摘 要】
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上世纪80年代以来,我国华东地区和东北地区的部分矿区相继有百余个立井井筒发生了不同程度的破坏,给矿井的生产造成了严重的安全风险和经济损失。本文以东荣二矿副井筒为研究
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上世纪80年代以来,我国华东地区和东北地区的部分矿区相继有百余个立井井筒发生了不同程度的破坏,给矿井的生产造成了严重的安全风险和经济损失。本文以东荣二矿副井筒为研究背景,提出了一种采用光纤光栅传感技术来监测立井井筒受力及变形的方法,开发了与之相配套的监测预警系统,并研究了基于光纤光栅监测的井筒安全状态评价和预警的方法,可为日后类似井筒安全监测与预警项目提供参考。(1)从理论角度分析了厚表土层立井井筒受力特征,对厚表土层立井井壁所受荷载进行了分类并给出了计算方法,推导了运营期间井壁内外缘应力的计算公式及所处应力状态,探明了造成井筒破坏的主要因素。在此基础上对井筒破坏机理进行了分析,并建立了井壁混凝土破坏的准则。(2)介绍了光纤光栅传感器的传感原理以及应变传感特性,通过分析得出了光纤光栅与井壁的应变传递关系,确定了井筒监测的原则及监测参数,提出了获取井筒变形原始数据的方法和井筒安全判定与预警方法。(3)结合东荣二矿副井筒的工程实际,设计并开发东荣二矿副井筒光纤监测预警系统,实现了实时对井壁进行变形监测与安全预警的功能目标,并将该系统成功地运用到工程实践中,对其运行效果进行了评价。
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