社会现实场景

中子监测是煤矿冲击地压监测预警的前沿技术手段。该系统通过捕捉煤岩体内部原子核受应力作用产生的中子辐射信号，实时解析煤岩体内部微米级裂纹损伤演化过程，为冲击地压早期预警提供新途径。

真实问题

对硬煤赋存矿区，煤体达到峰值强度破坏前的微小变形阶段持续时间较长，而峰值强度后的冲击破坏阶段时间很短。当前监测预警方法难以有效捕捉煤岩从纳米级、微米级到毫米级的变形破坏特征，导致早期预警能力不足。

技术创新

当煤岩受载变形破坏过程中断裂频率接近晶格共振频率时，可能释放中子。从试样断裂尺度而言，中子辐射对应于微米级裂纹，可监测微米级变形破坏。中子辐射较声发射信号和电磁辐射信号具有抗电磁干扰、穿透性强、不易衰减等特点。系统通过中子辐射时间计数和中子辐射能谱分析煤岩样变形破坏过程中子辐射信号变化，提取损伤破坏前兆预警指标。

图1 煤岩变形破坏中子监测系统