摘要：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。

摘要：针对顶板事故频发的煤矿生产安全背景,进行测力锚杆原理的分析,构建分布式实时监测测力锚杆系统,包括分布式测力锚杆、实时采集分站、智能网关和动态智能预警平台等,可动态实时监测锚杆轴力、弯矩等工况信息,当锚杆轴力超过安全阀值时,系统会准确发出安全预警。给出分布式测力锚杆工作原理、制备工艺和标定方法。分布式实时监测测力锚杆在淮南顾桥矿1126(1)轨道运输巷和山西汾西高阳煤矿21105工作面运输巷成功应用,依据监测成果分析了锚杆轴力、弯矩演化规律,预测了轴力与采场周期来压的响应关系,揭示了该巷道采动期间锚杆的工况响应规律,在测力区段划分出“非超前支承应力区、采动影响区、剧烈影响区”。为类似条件矿井进行巷道锚杆支护设计优化时提供参考和借鉴。

摘要：为解决光纤光栅应变传感器在锚杆应力测试中存在存活率低、工艺要求高等问题,自主设计了微型夹持式光纤光栅(FBG)测力锚杆,建立了应变灵敏度理论分析公式。通过室内锚杆拉伸试验,验证了微型夹持式光纤光栅测力锚杆具有很好的应变测试性能和应变灵敏度,且应变灵敏度与初始灵敏度的比值与理论计算一致,并可根据需要调整测试。现场应用试验结果表明:该微型夹持式光纤光栅测力锚杆力学测试的现场适应能力强,较准确地监测了锚杆杆体的受力变化过程。微型夹持式光纤光栅测力锚杆为隧洞锚杆应力监测提供了便捷、可靠的技术手段,监测成果可为锚杆支护设计提供可靠依据。

摘要：总结了巷道支护中测力锚杆测试数据异常的原因,分析测力锚杆工作载荷,指出分析测力锚杆工作数据时应注意的问题。

摘要：测力锚杆可对煤巷锚杆工作状况及顶板安全状况进行有效的监测，通过观测测力锚杆的应变来分析锚杆的受力状态，对煤巷锚杆支护的安全施工及支护参数设计优化具有重要作用。对测力锚杆的力学原理进行了论述，提出了测力锚杆各力学数据的计算公式，并对测力锚杆的应用情况进行了解释。

摘要：提出测力锚杆(锚杆)与围岩的工作关系图,论述螺纹副松弛和围岩法向接触刚度降低是测力锚杆非锚固段载荷降低的主要原因。指出围岩的法向接触刚度是锚杆支护设计一个需要注意的问题。

摘要：基于相关力学知识 ,详尽地分析和论述了应变式测力锚杆的结构、电测原理及其力学原理和力学参数的测算方法。为分析工程锚杆的受力状态及其锚杆支护参数设计优化等关键工程技术提供了新的途径。

摘要：针对目前井下锚杆支护设计依然缺乏依据的问题,提出采用应变式测力锚杆来监测锚杆的受力状态。通过在阳煤一矿81303回风巷顶板和两帮安装测力锚杆,并进行长期观测,得出锚杆杆体不同位置的轴力随时间和空间的变化规律。研究结果表明:优化支护参数以后,锚杆能够及时有效地控制巷道围岩变形。测力锚杆测得数据可以作为分析锚杆工作状态及围岩稳定状态的基础数据,对巷道锚杆支护的设计和施工具有重要的意义。

摘要：基于光纤光栅传感原理及受力传感特性,设计了一种光纤光栅测力锚杆。在力学分析的基础上,确定了锚杆轴力与光纤光栅中心波长的数学关系,并进行相关力学标定试验。试验结果表明,光纤光栅中心波长偏移量与载荷之间具有良好的线性关系,线性度高达0.994 5,测量精度较高;光纤光栅传感器应力灵敏度系数为0.013 2 nm/k N,和理论分析情况基本一致;从试验分析可以得出,利用光纤光栅传感技术对锚杆工作状态进行监测是可行的。

摘要：详尽地叙述了测力锚杆的基本原理，结构设计，制作工艺和使用方法，并列举了两个测力锚杆的应用实例。