正交试验设计的FBG测力锚杆结构封装优化及应用

TD353; 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,...

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Published in煤炭学报 Vol. 47; no. 8; pp. 2950 - 2960
Main Authors 梁敏富, 方新秋, 陈宁宁, 吴刚, 薛小妹, 宋扬, 张璠
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学智能化开采研究中心,江苏徐州 221116 01.08.2022
中国矿业大学经济管理学院,江苏徐州 221116%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116
中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116
中国矿业大学智能化开采研究中心,江苏徐州 221116%中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏徐州 221116
Subjects
正交试验
测力锚杆
应变传递
传感器封装技术
光纤光栅
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Summary:TD353; 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.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2022.0548