光纤光栅技术是一种先进的光纤传感技术,它的原理是利用光纤布拉格光栅(FBG)作为传感器,通过对特定波长的光进行反射,从而实现对各种物理量(如温度、应力、应变等)的测量。在塔山矿高应力显现巷道中应用光纤光栅技术,主要是为了实时监测巷道的变形和锚杆受力等关键参数,这些参数对于评估巷道稳定性和采掘作业的安全性具有重要作用。
在高应力矿井巷道中,由于地应力的影响,巷道容易发生变形甚至破坏,给矿井的安全生产带来严重威胁。传统监测方法如人工测量不仅效率低,而且存在安全风险。因此,通过使用光纤光栅技术能够实现连续、自动化和高精度的监测,及时发现并预测巷道可能发生的变形破坏,进而采取有效的支护措施,保障矿井的生产安全。
光纤光栅传感器具有体积小、抗干扰能力强、灵敏度高、能够实现分布式测量等特点。在矿井巷道监测中,光纤光栅传感器可以安装于巷道的关键部位,如锚杆、混凝土浇筑体中,实时监测其变形和受力情况。传感器通过光纤与地面设备连接,实现信号的传输和数据的实时处理。通过监测到的数据,工程师可以分析巷道的变形规律和锚杆的受力变化,进一步评估巷道的稳定性。
在应用光纤光栅技术进行矿压观测时,可以分析工作面回采对已掘巷道的动态压力影响范围及强度。所谓动态压力,是指由开采活动引起的周期性压力变化。这种动态压力会导致巷道周边岩体出现周期性的压缩和松弛,进而影响巷道的稳定性。通过分析动态压力的范围和强度,可以为后续的巷道掘进和支护工作提供科学依据,从而采取合理的支护措施,例如调整支护参数、优化支护结构等,确保巷道在高应力环境下的长期稳定。
在实际应用中,光纤光栅技术通过分布式传感实现对整个巷道的连续监测,提高了监测精度和密度。这对于复杂地应力环境下的高应力巷道尤其重要,因为巷道的变形和破坏往往不是均匀发生的,而是存在局部的集中变形和破坏。分布式光纤光栅传感器能够及时捕捉这些局部变化,为矿井技术人员提供更为全面和深入的巷道稳定性分析。
光纤光栅技术在塔山矿高应力显现巷道中的应用,不仅提高了矿压监测的精度和效率,也为巷道的科学支护提供了理论依据。这项技术对于确保高应力矿井的安全生产具有显著的作用,并为类似的矿井安全问题提供了新的解决方案和研究方向。