基于光纖光柵技術(shù)的巷道支護錨桿受力監(jiān)測

彭 泓，劉亞飛

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105)

0 引 言

隨著現(xiàn)代開采技術(shù)的更新?lián)Q代，煤礦向深部開采逐漸成為常態(tài)[1]。深部復(fù)雜的圍巖結(jié)構(gòu)增加了掘進和回采的風(fēng)險，也對巷道支護強度提出了更加嚴苛的要求。錨桿作為一種成熟的支護方式代替了木棚支護[2]，在控制圍巖變形、提升巷道的穩(wěn)定性方面有著明顯的優(yōu)勢。在運用錨桿對巷道進行支護作業(yè)時，需要對圍巖進行鉆孔，配合樹脂藥卷和鎖具將錨桿錨固到圍巖中。巷道圍巖一般處于層狀式結(jié)構(gòu)，在受到工作面回采擾動或礦山壓力增加的時候，錨桿無法跟隨圍巖持續(xù)變形導(dǎo)致錨桿被剪切[3-4]，部分錨桿出現(xiàn)斷裂、崩出的情況。錨桿斷裂導(dǎo)致區(qū)段平巷支護失效，對煤礦作業(yè)人員有著嚴重威脅，因此需要一種對錨桿桿體有效的監(jiān)測方式對其受力變化進行分析并針對其健康狀態(tài)進行預(yù)警。

目前錨桿桿體狀態(tài)檢測一般采用電阻應(yīng)變片、活塞式軸力監(jiān)測等裝置；應(yīng)力反射波法用于檢測錨桿有效錨固長度等[5]。邵鳳瑩等[6]用電阻應(yīng)變片改進錨桿組建監(jiān)測系統(tǒng)，但是瓦斯氣體的存在導(dǎo)致電壓信號傳遞存在安全隱患，且防爆設(shè)備對經(jīng)濟成本要求更高。柴敬等[7]將光柵傳感器和電阻應(yīng)變片粘貼于錨桿表面，通過試驗證實光柵傳感器精度更高，但此種制作方式無法在巷道支護中安裝使用。李毅等[8]通過增加參考光纖對測力計進行溫度補償，但是這種油缸傳遞式僅能測量錨桿端部應(yīng)力，無法對桿體狀態(tài)進行檢測?！?br>