社会现实场景

尘埃粒子监测是煤矿冲击地压监测预警的前沿技术。煤岩破裂过程中会释放纳微米级尘埃粒子，粒子浓度分布、粒径谱特征及动态变化规律可反映煤岩应力和破裂状态。该技术适用于低透气性煤层区域，能够弥补传统监测对微破裂过程响应不足的缺陷。

真实问题

对硬煤赋存矿区，煤体达到峰值强度破坏前，从纳米级到微米级再到毫米级变形阶段占据较长时间。达到峰值强度后，煤体可能迅速产生厘米级冲击变形破坏。当前监测预警方法难以有效捕捉煤岩早期微小变形阶段的破坏特征。

技术创新

组装煤岩变形破坏激光尘埃粒子监测系统，主要由尘埃粒子计数器主机、采样延长气管、采样架延长杆及等动力学取样头组成。系统可实时捕捉煤岩体破裂过程中释放的纳微米级尘埃粒子，利用激光多普勒测速和Mie散射原理，精确量化巷道空气中悬浮粒子的浓度分布、粒径谱特征及动态变化规律，并可反演煤体应力积聚状态与煤岩微小变形阶段的破坏情况。

图1 煤岩变形破坏激光尘埃粒子监测系统