切顶卸压自成巷覆岩运动红外辐射特征试验研究

王炯^1,2，高韧^1,2，于光远^1,2，宫伟力^1,2，朱道勇^1,2

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

摘 要：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"分布特点。

关键词：切顶卸压;覆岩运动;红外辐射;相似模拟;