巷道围岩破坏存在隐蔽性,内部破坏不易察觉,传统的检测方法易受外界干扰,信号处理复杂;不能实现长期稳定监测;不能实现分布测量;不利于远距离信息传输;人工采集数据容易引入人为因素造成的误差,并且效率低。为解决上述问题,本文以光纤布拉格光栅传感理论为基础,研究了一种光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)测力锚杆的传感特性和测量误差,在阳煤一矿81303回风巷道中构建了锚杆杆身轴力分布的光纤布拉格光栅矿压在线监测系统,成功监测井下巷道锚杆杆身受力情况。本文采用理论分析、数值仿真、实验室试验和工程实践等多种手段,围绕FBG测力锚杆传感特性和测量误差展开研究。论文研究的主要内容包括:(1)介绍了光纤布拉格光栅传感原理,FBG测力锚杆的设计依据、结构及工作原理。基于剪滞理论,认为表贴式光纤光栅传感器接收到的应变由基体材料以剪切应变的形式通过黏结层传递到光纤光栅上,建立力学分析模型,提出用标准线性模型描述黏结层流变特性,推导出光纤光栅传感器瞬时和准静态的应变传递效率公式,结合光纤光栅传感特性,推导了锚杆杆体应变公式。(2)通过Matlab数值仿真的方法分析了黏结层剪切模量、黏结层长度和宽度、中间层厚度四个主要因素对应变传递效率的影响。(3)通过实验室单轴拉伸试验,以电阻式应变片传感器测量结果作为参照标准,验证FBG测力锚杆杆体应力公式的正确性,从量程、非线性度、灵敏度、回程误差四个评价指标分析测量系统静态特性和测量误差,提出误差补偿的方法。(4)介绍了光纤布拉格光栅矿压在线监测系统,并应用于阳煤一矿81303回风巷道,以测力锚杆为研究对象,获得监测断面距离掘进面5 m、20 m、50 m、70 m、90 m、110 m时巷道顶板、实体煤帮侧、窄煤柱帮侧锚杆的轴力监测数据,结果证明:FBG测力锚杆监测数据曲线与全长锚固锚杆杆身理论受力曲线相似,同时也与巷道围岩塑性圈理论十分契合,说明FBG测力锚杆可以作为监测锚杆杆身受力大小的工具。