光纤光栅锚杆测力计研发与现场监测应用

"FBG锚杆测力计研制及现场试验" 本文主要介绍了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）技术的新型锚杆测力计的研发及其在实际矿井现场的应用试验。锚杆在巷道支护中起着至关重要的作用，能够有效支撑和稳定巷道围岩，防止坍塌。然而，传统监测锚杆载荷的方法存在诸多局限性，如精度不足、实时性差等。因此，研究人员采用理论分析、实验室测试和现场试验相结合的方式，开发了这款以FBG为核心的锚杆测力计。 光纤布拉格光栅是一种特殊的光纤传感器，因其高灵敏度、良好的线性度和抗电磁干扰能力，被广泛应用于各种物理量的测量。该锚杆测力计在实验室的标定测试中表现出优秀的性能，其灵敏度达到57.25 pm/MPa，线性拟合系数高达0.9996，这意味着它可以准确地感知到微小的压力变化，并且具有良好的重复性，确保测量数据的可靠。 在实际应用中，研究人员在沙曲矿14301轨道巷搭建了光纤光栅锚杆支护质量监测系统，对巷道内两个测站的锚杆载荷进行了实时在线监测。监测结果显示，第一个测站的锚杆载荷基本不受工作面开采活动的影响，维持了初始预紧力的作用，而第二个测站的锚杆载荷则经历了先稳定、后增大、最后减小的过程，这为分析巷道围岩的动态稳定性和控制提供了有价值的数据。 这一监测系统的实施，不仅验证了FBG锚杆测力计的性能，还展示了其在复杂矿井环境下的实用性。由于FBG技术的本质安全性，监测设备不会产生电火花，因此特别适用于易燃易爆的矿井环境。此外，其抗电磁干扰的特性确保了数据传输的稳定性，提高了整个监测系统的可靠性。 FBG锚杆测力计的研制成功和现场试验的成功应用，标志着在巷道支护监测领域的一次技术创新。这种新型测力计为实时监控锚杆载荷提供了新的解决方案，有助于提升巷道安全管理水平，预防巷道失稳事故的发生，同时也为未来类似的监测技术在更广泛的工程领域中的推广奠定了基础。