光弹性应力计在矿山地压监测中的应用
应力发光材料最基础的应用
应力发光材料最基础的应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：应力发光材料最基础的应用应力发光材料是一种能够在受力作用下发出光信号的材料，在科研领域具有广泛的应用价值。
这种材料的研究和应用对于解决一些工程和科学问题起着重要的作用。
应力发光技术最常见的应用之一就是在结构强度测试中，通过测试物体表面上的应力分布情况，来了解物体在受力情况下的反应。
在本文中，我们将探讨应力发光材料的基础应用，以及其在不同领域中的应用案例。
一、基础应用1. 应力分布测试2. 疲劳测试疲劳是材料在受到反复的载荷作用下发生损伤的过程。
应力发光材料可以用于对材料的疲劳性能进行测试。
当材料受到交变载荷作用时，应力发光材料会在受力位置发出光信号，通过检测光信号的变化，可以了解材料在疲劳过程中的损伤和裂纹扩展情况。
这对于工程材料的设计和评估具有重要的意义。
3. 结构监测应力发光材料还可以用于结构的实时监测。
在一些需要长期监测的工程结构中，可以在结构表面涂覆应力发光材料，通过不断监测光信号的变化，可以实时了解结构在受力情况下的变化情况，从而及时发现结构的问题并进行维护和修复。
二、应用案例1. 汽车行业应力发光材料在汽车行业中有着广泛的应用。
可以在汽车车身上使用应力发光材料进行结构强度测试，在汽车零部件上使用进行疲劳测试，以及在汽车结构监测中使用。
这些应用可以帮助汽车制造商了解汽车材料的性能，提高汽车的安全性和耐久性。
2. 航空航天在航空航天领域，材料的性能和结构强度对航空器的安全起着至关重要的作用。
应力发光材料可以用于飞机结构的疲劳测试和结构监测，帮助航空公司和飞机制造商了解飞机的结构健康状态，及时发现问题并进行维护和修复，提高飞机的飞行安全性。
3. 建筑工程在建筑工程中，结构的安全性是至关重要的。
应力发光材料可以用于建筑结构的测试和监测，帮助建筑师和工程师了解建筑结构在受力情况下的变化情况，提高建筑的结构稳定性和安全性，确保建筑的使用寿命。
光纤传感技术在矿井安全监测中的应用
光纤传感技术在矿井安全监测中的应用Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制：___________________日期：___________________光纤传感技术在矿井安全监测中的应用温馨提示：该文件为本公司员工进行生产和各项管理工作共同的技术依据，通过对具体的工作环节进行规范、约束，以确保生产、管理活动的正常、有序、优质进行。
本文档可根据实际情况进行修改和使用。
光纤传感技术在矿井安全监测中的应用李辉1,2,郝建军2,何秋生2(1.北京人民警察学院公安科技教研部,北京102202;2.中国矿业大学(北京)信息工程研究所,北京100083)摘要:简要介绍了光纤传感技术在矿井安全监控方面的应用优点,并对气体传感器、粉尘传感器和应力(应变)传感器的原理和关键技术进行了分析,同时对OTDR以及Bragg光栅等新技术进行了理论分析和应用研究,并在此基础上提出了光纤传感技术进一步应用需解决的几个关键问题。
关键词:光纤传感器;矿井安全监控;布拉格光栅;应力传感器中图分类号:TD76文献标识码:B文章编号:1003-496X(2021)04-0037-04基金项目:国家自然科学基金资助项目(10474137)0引言安全问题对于煤炭行业来说显得尤为重要,瓦斯爆炸、冒顶、透水、火灾和冲击地压是煤矿的主要灾害,直接威胁着煤矿的生产和工人的生命。
因此对矿井中涉及安全的各项指标进行监测是煤矿安全生产的一个重要环节,它能有效地减少灾害的发生和保证煤矿的正常生产秩序。
光纤检测技术是利用外界因素使光在光纤中传播时光强、相位、偏振态以及波长(或频率)等特征参量发生变化,从而对外界因素进行检测和信号传输的技术。
矿山矿压动态监测与预测技术研究
矿山矿压动态监测与预测技术研究随着现代矿山开采深度的不断增加和矿床质量的逐渐变差，矿山矿压问题成为了矿山安全生产的主要挑战之一。
矿压事故不仅对矿山生产造成严重影响，还会危及矿工的安全。
因此，矿山矿压动态监测与预测技术的研究变得非常重要。
本文将重点介绍当前矿山矿压监测和预测技术的发展现状，并探讨未来可能的研究方向。
一、矿山矿压监测技术的发展现状矿山矿压监测技术是矿山安全生产的重要手段，在实时监测矿山矿压情况方面发挥着关键作用。
目前，常用的矿山矿压监测技术主要包括以下几种：1.地面沉陷监测技术：通过测量地面的沉陷变形情况，来间接判断矿山地下的矿压情况。
常用的技术包括全站仪测量、GNSS定位、遥感技术等。
这些技术操作简便，测量结果准确可靠，但受到自然环境和人为因素的干扰较大。
2.围岩压力测量技术：通过在矿山巷道或井筒中埋设应变计、压力计等传感器，实时监测围岩的应力情况。
这些传感器能够提供实时数据，但在复杂的矿山环境中安装和维护困难，且容易受到岩层断裂和沉陷等因素的影响。
3.地下应力场监测技术：采用地下应力测试仪器来测量矿山地下的应力变化情况。
这种技术可直接测量围岩压力的大小，但受到矿山深度和工作面情况的限制。
二、矿山矿压预测技术的发展现状矿山矿压预测技术旨在提前预测矿山矿压变化趋势，为矿山安全生产提供可靠的依据。
目前，矿山矿压预测技术主要包括以下几种：1.数值模拟方法：通过建立地质力学数值模型，模拟和预测矿山矿压的变化情况。
这种方法可以考虑多种因素对矿山矿压的影响，并具有一定的预测准确性。
但需要大量的实测和采集数据进行参数校正，且计算量较大。
2.物理模型实验方法：利用物理模型实验装置，模拟矿山矿压的变化规律。
这种方法可以更直观地观察和探测矿压行为，但在实验过程中受到尺度效应和模型构建的限制。
3.人工智能方法：利用机器学习、深度学习等人工智能技术，通过分析大量的实测数据，建立预测模型。
这种方法具有较高的自适应性和预测准确性，但需要大量的实测数据进行模型训练和优化。
煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治关键技术及示范应用
煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治关键技术及示范应用1、引言随着我国经济的快速发展和能源需求的不断增加，煤矿资源逐渐成为我国能源供应的主要来源之一。
然而，煤矿开采过程中，由于地质条件的限制以及采矿技术的限制，冲击地压现象时常发生，引起严重的矿山灾害。
因此，在煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治方面，研究关键技术，开展示范应用，对于保障煤矿生产安全具有重要意义。
2、冲击地压的概念冲击地压是指在采煤过程中，由于煤柱受到突出煤和后方煤体的影响而发生的一种地压现象。
由于受力突发且一般难以预测，往往会导致地表沉降、煤柱破坏以及矿井顶板垮落等严重后果。
3、冲击地压区域应力监测技术冲击地压区域应力监测技术是指通过对煤层应力进行实时监测，以便快速准确地预测冲击地压事件的发生，从而采取相应的防范措施。
目前，煤矿冲击地压区域应力监测主要采用的技术包括钢筋测力仪、综合地质仪器和数码测量等。
4、冲击地压源头防治技术冲击地压源头防治技术是指通过改变煤层力学性质或采矿参数，从源头上控制冲击地压事件的发生。
目前，煤矿冲击地压源头防治主要采用的技术包括压缩煤柱保护法、控制宽度采煤法和减小采高等。
5、关键技术的示范应用为了加强煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治技术的示范应用，我国部分煤矿开展了一系列的研究。
例如湖南龙山煤矿采用了数控综采面区域应力实时监测技术和综合地质仪器进行冲击地压预测和预防；山东金鼎煤矿引进了压缩煤柱保护技术，并结合井下综合地质工作实现了冲击地压源头的防控。
6、总结煤矿冲击地压是煤矿生产过程中不可避免的灾害之一，对于煤矿生产安全具有重要影响。
煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治技术的关键技术研究及示范应用，可为煤矿生产安全提供有力保障，促进我国煤炭资源的可持续发展。
煤矿综采工作面顶板压力在线监测应用及发展趋势
煤矿综采工作面顶板压力在线监测应用及发展趋势摘要：在通常情况下，矿压显现会给井下采煤和掘进工作带来不同程度的危害。
为了使矿压显现不影响正常的生产工作，必须采用各种技术措施加以控制，因此而进行矿压的监测及管理就显得具有重要意义。
此外对矿压的在线实时监测和管理不仅在于消除和减轻矿压显现对井下工作的不良影响，而且可以利用矿压为开采服务。
关键词：综采工作面矿压顶板压力在线监测光纤光栅1.绪论煤炭是我国重要的战略资源，研究煤与围岩的压力关系具有重要的实践意义，不仅可以保证井下各项工作顺利进行，而且可以为井下顶板事故的发生进行预警，具有十分重要的安全和经济效益。
这篇文章主要是介绍中厚煤层综采工作面上覆岩层移动及矿压显现，以及现阶段该煤矿所采用的矿压监测方法和对未来矿压监测方法的建议。
2.采煤工作面上覆岩层移动规律在煤岩体体内形成回采工作空间（巷道）将引起围岩破碎，其上方岩体的部分重量则由此空间内的支护物来承担，从而形成了对支架的压力（有时是由于围岩变形而形成对支架的压力）。
由于这些原因对支架造成的压力，不同于岩体内的矿山压力，可称它为围岩压力或顶板压力。
煤层上方的岩层在开采的影响下，一般在回采工作面前方30~40米处就开始变形。
其特点是水平移动较为剧烈，但垂直移动则甚微。
回采工作面推过切眼4~8米后，垂直位移急剧增加，但各层位移不尽相同，其特点使越向上越缓慢。
当已断裂的岩层重新受到已冒落矸石支撑时，变形曲线又趋于缓和，在此区域内个岩层移动速度的特点是邻近煤层的岩层，其运动速度要缓于上覆岩层。
因此，根据上述特点，如下图，可将裂缝带岩层中相当于A区的部分成为煤壁支撑影响区；而B区则称为离层区，C区则为重新压实区。
A-煤壁支撑区 ；B-离层区 ；C-重新压实区Ⅰ-冒罗带 ；Ⅱ-裂缝带 ；Ⅲ-弯曲下沉带3.采煤工作面矿压显现规律采煤工作面的矿压特征主要为初次来压和周期来压。
当老顶达到极限跨距而且断裂形成三铰拱式的平衡，随着工作面继续推进，可能形成不同数量岩块的咬合平衡直至其咬合关系不能满足平衡干系为止，此时老顶的失稳将对工作面带来严重的矿山压力显现，这种矿山压力显现称为初次来压。
矿压监测系统方案
矿压监测系统方案矿压传感器1矿压传感器设计在矿山应力监测中，最为传统的监测方法是采用压力盒，目前应用最广泛的是光弹性应力计。
光应力计是一个具有双折射特性的带有轴向圆孔的弹性玻璃圆柱体，将它埋设到岩体钻孔内，可视为无限大岩石平板中嵌入一个同心圆环的平面应力问题。
应用弹性力学公式及光测弹性力学的应力光学定律，可以导出岩体应力值。
针对传统机械式矿压传感器我们设计了光纤光栅矿压传感器。
如图1所示：图1 光纤光栅矿压传感器传统矿压测量主要指标：光纤光栅矿压传感器指标：量程：0～40MPa 量程：0-20MPa精度：2.5%FS 精度：0.5%FS对结构的变形监测采用最多的是位移监测。
常规的围岩表面收敛测线的布置方式如图2所示，测线测得的数据反映的是相对两个壁面上两点间的相对位移，反映了两点间的收敛变形规律。
图2 常规的围岩表面收敛观测测线布置图然而由于采空区顶板随时有可能冒落，垫层不稳定等安全原因，大多数采空区已经封闭，很难允许人员进入。
为了较准确的对采空区矿岩位移情况进行探测，需要在空区内安装直接测量变形的监测传感器。
光纤光栅位移传感器可以实现对采空区变形监测，图三为我们设计的光纤光栅位移传感器。
我们的传感器主要用来对顶板下落位移进行监测。
图3 矿山用光纤光栅位移传感器传统顶班离层仪指标：光纤光栅顶板离层仪指标：测点深度：5～6米，测点深度：3～4 米读数精度：1mm 读数精度：0.5mm量程：0～200mm 量程：0～100mm上述光纤传感器指标是根据设计而得来的，目前传感器指标还需要进一步测试落实。
2矿压传感器井下安装图4 传感器安装示意图我们经过实地调研，决定对这两种传感器采用如下安装方式：光纤锚杆测力计：先用钻孔机在采空区顶板钻一个20的孔，然后将锚杆采用水泥浇注在孔里面，测力传感器安装在顶板外部，当水泥固化后，通过预紧外部螺栓，使测力计受到预压力。
光纤离层仪：同样先用钻孔机在采空区顶板钻一个孔，然后将离层仪顶部固定点用水泥浇注于孔顶部，待水泥固化后，再将离层仪尾段固定于孔外端。
光纤传感技术在矿山安全监测中的应用
光纤传感技术在矿山安全监测中的应用引言光纤传感技术是一种新兴的监测技术，在矿山安全监测中具有广泛的应用前景。
随着矿场规模的不断扩大和深部开采难度的增加，以往传统的监测手段已逐渐不能适应矿山的实际需求。
然而，光纤传感技术的出现带来了新的监测思路和技术手段，不仅可以实现矿山监测的精细化、智能化，同时也能有效地提高矿山的安全监测效率和质量。
因此，本文将重点讲述光纤传感技术在矿山安全监测中的应用。
一、光纤传感技术的基本原理光纤传感技术是一种基于光纤的高精度传感技术，其工作原理是通过光纤中光的传输和反射，实现对矿山温度、应变、光学和声学等物理量的测量。
光纤传感技术的传感基元主要有两种类型：基于强光学效应的传感器和基于弱光学效应的传感器。
其中，基于强光学效应的传感器主要有布里渊散射光纤传感器和拉曼光纤传感器。
而基于弱光学效应的传感器则包括短段光纤传感器、光纤微中空腔传感器以及光纤光栅传感器等。
二、光纤传感技术在矿山安全监测中的应用（一）温度监测矿山深部地温高、变化异常，是矿井安全稳定的一个重要指标。
目前，传统的温度测量手段主要有热电偶、热电阻和红外传感器等，但由于这些传感器的监测精度和响应速度等方面均存在较大问题，因此，这些传感器并不能很好地满足矿山监测的统计和预测需求。
基于光纤布里渊散射原理的传感技术已被广泛应用于矿山的深部地温监测中。
该技术可以将光纤布里渊散射信号转化为温度参数，以此实现对矿山深部温度的实时监测。
与传统的测量方式相比，光纤传感技术具有高稳定性、高带通滤波特性和高精度的优势，能够在实时监测矿山温度变化的同时，得出相应的温度预报，有效的提高了矿山的安全监测能力。
（二）应变监测应变监测主要是针对矿山岩体内部的应变情况进行测量。
应变传感器是众多矿山监测传感器中最常见的一类，其常用的测量技术包括电阻应变传感器、应变片传感器、弹性光纤传感器等。
其中，弹性光纤传感器是一种结构简单、响应速度快、分辨率高的光纤传感器。
2022注安《矿山》临考强化
2022年《金属非金属矿山安全》高频易错考点一、各种破坏总结（一）松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡对比记忆表（二）地压灾害脆性岩体：冒顶、片帮塑性岩体：巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等地压表现形式分类：变形地压：大范围岩体因变形、位移而受到支护体抑制散体地压：滑移或塌落的岩体以重力形式直接作用于支护体冲击地压：围岩积累了大量的弹性变形能之后，突然释放出来时所产生的压力膨胀地压：巷道围岩膨胀而产生的压力（三）冲击地压冲击地压强度对比记忆表二、适用范围总结（一）爆破适用范围总结1.预裂爆破：靠近最终边坡时采用2.光面爆破：岩石整体性差、节理裂隙发育、岩石风化程度不一、难以形成预裂面3.分段装药当设计计算出的炮孔装药量较小且远小于炮孔最大可能的装药量时当采用大孔径深孔爆破时，计算出的填塞长度超过6m当生产台阶推进到最终开采境界，需进行靠帮并段时（二）疏干排水、排洪设施系列总结（1）露天边坡疏干方式1.水平孔疏干：地下水补给条件较差时，降低露天矿边坡地下水压或排放含水层剩余水，地下水控制宜采用水平放水孔法；宜布置在地下水汇集、易发生滑坡的边帮部位。
2.垂直井疏干：渗透系数大于2m／d的含水层；疏干井必须垂直于有水的结构面。
3.地下巷道疏干：①可通过平硐自流排水疏干；②水文地质条件复杂、水力联系小的多含水层，或含水层厚度、水压及透水性变化较大，埋藏较深且不适用降水孔法疏干。
（2）尾矿库排洪系统（3）滑坡地下排水系统滑坡地下排水系统对比记忆表（4）工程结构治理工程结构治理记忆小结（三）关于监测总结（1）高度超过200m的露天边坡应进行在线监测，对承受水压的边坡应进行水压监测；（2）地下矿山应建立有毒有害气体监（检）测、通风系统监测、视频监控，以下矿山应地压监测：①对于在需要保护的建筑物、构筑物、铁路、水体下面开采的地下矿山，应进行地压或变形监测，并应对地表沉降进行监测。
②存在大面积采空区、工程地质复杂、有严重地压活动的地下矿山，应进行地压监测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光弹性应力计在矿山地压监测中的应用
光弹性应力计是利用光弹性材料，结合光测弹性力学原理制成的一种能用于岩体测量的仪器，文章从光弹性应力计的基本原理出发，分析了光弹性应力计在矿山地压监测中的应用情况，并提出了光弹性应力计在矿山地压监测应用中存在的问题及改进措施。
标签：光弹性应力计矿山地压监测应用
0前言
在研究工程结构及构造应力应变情况时，经常会采用直观的分析方法进行分析研究，光弹性应力计就属于这种分析方法，光弹性应力计是根据光测弹性力学原理，利用双折射材料制成的刚性应力传感器，具有观测方便、造价低、功能稳定、直观等特点，能适用于环境恶劣的井下环境，在矿山地压监测及隧道地压监测中有十分广泛的应用。
下面就光弹性应力计在矿山地压监测中的应用进行分析。
1光弹性应力计的基本原理
光弹性应力计是以光测弹性力学和弹性介质的刚性包体理论为基本原理，当岩体的应力发生变化后，光弹性应力计的光学效应会发生相应的改变，根据应力光学的定律就能得出岩体应力的应力改变方向及主应力大小。
在矿山中，岩体会承受未知的双向应力，在粘结剂传递的压力作用下，光弹性应力计也会承受一定的压力，此时光弹性应力计承受的压力会通过偏振光观测到，根据光弹性应力计的条纹图信息，能将岩体承受的未知双向应力的比值和方向计算出来，通过对比现场观测的条纹图与标准条纹图的差异，并进行相关计算，就可以得出岩体承受应力的大小。
2光弹性应力计在矿山地压监测中的应用
根据光弹性应力计的基本原理可以看出，光弹性应力计不能对原岩的应力进行监测，但它能对原岩体开挖产生的次生应力场进行有效地监测。
在实际应用中，光弹性应力计的布点要因地制宜，必须严格的按照矿山地压监测的总体要求，尽量将光弹性应力计布置在整体性比较好的岩体上，对于现场钻孔埋设、定位等操作，工作人员必须严格的按照相关规定进行操作。
在实际监测中，光弹性应力计的钻孔深度要根据观测仪器确定，一般情况下，采用反射式偏振镜时，要将钻孔深度控制在1m-1.5m，同时要尽量减小孔壁的间隙，从而降低粘结剂引起的观测误差。
在埋设光弹性应力计时，要保证光弹性应力计的中心孔和钻孔的轴线保持一致，在观测过程中，反射式偏振镜要对准光弹性应力计，在光源的照射下，光弹性应力计会显出应力图。
根据得出的应力图，以对称轴为中心，找出主应力的方向，并将灵敏区的干涉条纹级数读取出来，根据拟条纹值将应力值计算出来。
在实际应用中，工作人员可以对现场矿岩加工成率定试件进行室内率定试验，从而获得标准的应力条纹图，为现场实测提供对比。
3光弹性应力计在应用中存在的问题及改进措施
3.1光弹性应力计在应用中的不足
由于光弹性应力计是一种间接监测方法，得到的结果需要进行详细的分析，并结合实验才能得出最终结果。
因此，在这个过程中，很容易受到某种因素的影响，增大误差，从而对最终结果造成影响。
同时受现场条件的影响，光弹性应力计在监测过程中存在观测精度低的问题，其主要原因是在观测过程中，很难获取完整的大尺寸试验岩体，无法对岩体进行率定试验，导致观测数据只能用作定性分析。
目前，光弹性应力计条纹级数的获取还主要依靠人工绘制，由于工作人员在读数、绘制条纹图过程中存在一定的误差，导致最终观测结果有一定的误差。
3.2光弹性应力计的改进
矿山地压监测是一项长期性工作，光弹性应力计是测定介质应力变化的光学传感构造，为全面掌握矿山地压变换情况，需要科学、合理的布置光弹性应力计，并对矿山地压进行长期监测，但由于光弹性应力计在实际应用中存在一定的不足，因此，需要对其进行改进，从而保证监测结果的准确性。
由于人工绘制条纹图时存在一定的误差，因此，要利用图像成型技术实现自动绘制条纹图。
受现场条件的限制，现有的技术手段自动获取的条纹图，缺乏有效地的人工识别性，并且与标准率定图像存在一定的差异，这就需要利用计算机图像识别技术对条纹图进行处理，从而保证条纹图的准确性。
不同的加工材料，加工出来的光弹性应力计在监测性能上存在一定的差异。
因此，要对不同参数的材料进行比较，从而获取最佳的光弹性应力计加工材料。
在加工光弹性应力计时，要尽量提高加工精度，并改善反射镀层的质量，从而有效地提高光弹性应力计的。
4总结
将光弹性应力计应用在矿山地压监测中，能及时的掌握矿山地压变化情况，为矿山开采提供科学的依据，但由于光弹性应力计在矿山地压监测中还存在一定的问题，因此，要根据实际情况，改进光弹性应力计的不足之处，从而有效地提高光弹性应力计的监测精度。
参考文献
[1] 涂弢，刘福祯.光弹性应力计在实践中的应用及改进[J].采矿技术，2013，（03）：141-142.
[2] 赵奎，马乾天，伍跃胜等.光弹性应力计条纹图像级数识别研究[J].矿业研究与开发，2012，32（02）：102-103.
[3] 赵奎，廖亮，廖朝亲.采空区残留矿柱回采研究[J].江西理工大学学报，2010，（01）：78-79.。