煤矿智能化开采是我国煤炭开采技术发展的新阶段,智能感知又是煤矿智能化开采的核心 技术之一。 针对深部巷道变形速度快、变形量大、底臌严重、难以形成统一的指导性锚杆支护方案 等问题,提出一种能感知锚杆杆体轴力的 FBG 传感器及围岩状态感知监测系统。 基于光纤光栅传 感基本原理,研究了 FBG 测力锚杆的关键技术,包括测力锚杆的结构设计、测力锚杆的工作原理和 应变传递机理;对比分析了基体表面粘贴封装和基体刻槽封装的 FBG 传感器应变传递规律,揭示 了 FBG 传感器的应变传递变化规律及影响因素。 运用正交试验法探究了黏结剂的剪切模量、凹槽 的形状以及光纤光栅的粘贴长度对应变传递效率的影响特征,提出 9 种试验方案,并设计 3 组锚杆 拉伸试验以获得测试结果。 通过极差分析得到:按照对应变传递效率影响大小排序,黏结剂种类对 应变传递效率造成的影响最大,其次为凹槽形状和光纤光栅粘贴长度;确定了最优封装方案,即使 用 AB 环氧树脂胶,凹槽形状为半圆形且粘贴长度为 100 mm 时应变传递效率最大。 通过方差分析 得到:黏结剂种类对应变传递效率的作用显著,其次为凹槽形状,光纤光栅粘贴长度对应变传递效 率的作用不显著。 在寺家庄矿 15106 回风巷建立了围岩状态感知监测系统并进行测试,应用效果 显著。