正交试验设计的FBG测力锚杆结构封装优化及应用
梁敏富1
方新秋2
陈宁宁2
吴刚2
薛小妹3
宋扬2
张璠2
1.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;中国矿业大学经济管理学院,江苏徐州 2211162.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 2211163.中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏徐州 221116
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.
关键词：传感器封装技术测力锚杆正交试验光纤光栅应变传递
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51874276)国家自然科学基金(52004273)江苏省自然科学基金青年基金资助项目(BK20200639)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 2950-2960 )
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