切顶卸压自成巷覆岩运动红外辐射特征试验研究-论文

以店坪煤矿5-200工作面为背景开展物理模拟试验，通过沿煤层走向逐步开挖模拟切顶卸压自成巷覆岩运动全过程。采用石膏粉、细河沙、重晶石粉等相似材料构造砂质泥岩、中砂岩、石灰岩以及煤岩 4 种岩层；根据不同推进尺度沿煤层走向设计6 种开挖步骤，用于观测有不同开挖阶段下的上覆岩层的垮落规律。采用红外热像仪和高精度散斑系统为主要观测手段，选取红外辐射温度、红外热像和岩层位移量为监测指标，重点研究覆岩运动过程红外辐射时空特征。结果表明，受切顶卸压影响，切缝侧与非切缝侧覆岩运动红外辐射特征不同，结合覆岩运动过程可分为4个阶段：①有限变形阶段，切缝侧与非切缝侧覆岩表面温度均呈现“上升→下降→上升→下降”的M形变化特点，红外热像无明显分异；②直接顶破断垮落阶段，两侧覆岩均呈现红外辐射温度突降特点，最大温度突降幅度为1.8 ℃，红外热像中垮落矸石上部出现低温带；③基本顶破断阶段，切缝侧红外辐射温度突增转缓降，红外热像呈现局部高温区与低温区共存特点，非切缝侧红外辐射温度突增转缓增，之后由稳定转突降，红外热像呈现低温带层叠分布特征；④覆岩趋稳阶段，切缝侧红外热像存在局部块状高温区，红外热像整体逐渐呈现“三带