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体积式采动应力监测传感器研发及其应用

李广汉 孙东生 韩军 郭宝龙 马双文 陈群策 朱志洁

李广汉, 孙东生, 韩军, 等, 2025. 体积式采动应力监测传感器研发及其应用. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025078
引用本文: 李广汉, 孙东生, 韩军, 等, 2025. 体积式采动应力监测传感器研发及其应用. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025078
Guanghan LI, DongSheng SUN, Jun HAN, et al., 2025. Research and development of volumetric mining-induced stress monitoring sensors and their applications. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025078
Citation: Guanghan LI, DongSheng SUN, Jun HAN, et al., 2025. Research and development of volumetric mining-induced stress monitoring sensors and their applications. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025078

体积式采动应力监测传感器研发及其应用

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025078
基金项目: 冲击作用下锚固体损伤演化与破坏机制(52074145);深地国家科技重大专项(2024ZD1000705)

Research and development of volumetric mining-induced stress monitoring sensors and their applications

Funds: Damage Evolution and Failure Mechanism of Rock Anchorage Body under Impact Loading(52074145);Deep Earth National Science and Technology Major Project(2024ZD1000705)
  • 摘要: 随着煤矿开采深度持续向千米级推进,采动应力场的动态演化特征成为深部围岩稳定性控制与动力灾害预警的核心难题。为此,研发了一种新型体积式采动应力监测传感器,其通过圆柱形传感结构与钻孔围岩完全耦合,突破了传统设备的单轴测量局限,可实时监测围岩体微小变形引起的采动应力变化,显著提升了煤岩体等非均质介质中的采动应力监测敏感性与长期稳定性。实验室测试结果表明,传感器输出压力变化与轴向应力呈高度线性关系,灵敏度达0.456,优于传统应力计。在长期稳定性测试中,高低应力环境下的压力波动均无持续漂移或数据跳变;温度特性实验揭示了温度与压力变化的线性关系,验证了温度补偿公式的普适性。现场应用于陕西彬长矿区雅店煤矿时,该传感器成功捕捉到回采过程中与开采周期同步的应力波动,在顶板断裂等突发应力事件中,其响应速度与精度显著优于传统设备,且与微震监测数据具有强相关性。在金属矿山硬岩环境测试中,传感器亦展现出长期稳定监测能力。试验及应用结果表明,该技术可高效捕捉动力灾害前兆信息,在深埋矿山采动应力监测及深埋隧道迟滞型岩爆预警等领域具有广阔应用前景。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-06-26
  • 修回日期:  2025-09-09
  • 录用日期:  2025-09-10
  • 预出版日期:  2025-09-22

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