煤炭科学技术

作者：彭 泓, 刘亚飞,

关键词：锚杆变形, 光纤光栅传感器, 数据采集, 回采速度, 受力变化,

锚杆支护效果决定了巷道支护的质量和效率，现实生产中一直存在锚杆崩断导致支护失效的问题，给煤矿生产带来了安全隐患。目前国内对锚杆监测主要应用锚杆（索）测力计、表贴式传感器，但是测力计无法实现对锚杆杆体服役状态的监测与分析，表贴式传感器虽可以测量杆体受力但其工业应用效果较差。提出一种针对锚杆杆体受力进行监测的矿用光纤光栅锚杆传感器技术，本传感器利用光栅体积小且抗拉的优势，将多个Bragg光栅链式连接并将其埋入锚杆，实现了对杆体受力变化规律的分析及对杆体破裂的预报预警功能。通过工业试验对系统进行测试，在工作面前方200 m的位置安装32组锚杆传感器共160个数据采集点，应用自主研发的32通道解调设备对光栅数据进行采集存储，结合工作面推进速度对数据进行分析验证。结果表明：在工作面回采对锚杆杆体受力的影响范围约为60 m，在60 m以外影响微弱，而进入50 m以后锚杆杆体受力变化显著增加，同时区段平巷两帮部分位置出现变形；处于内帮的锚杆杆体变化要比同一断面上位于外帮的变化更为明显，外帮杆体局部受力变化量约为30 kN，内帮杆体局部受力变化可达150 kN。单个锚杆杆体受力呈现非线性变化状态，锚杆受力变化最大位置随着工作面的推进而产生变化，受力主要集中在锚杆靠近托盘处的位置以及埋入巷帮中较深的部位；锚杆杆体变形受到轴向拉伸和径向剪力的双重作用；从锚杆单日受力分析得出，杆体并非处于一直变形过程中，在完成一次变形后杆体会进入稳定状态直至下一次压力或扰动到来。

来源：2022年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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