社会现实场景

煤矿冲击地压是指在高地应力作用下，煤岩体内部积聚的大量弹性能量瞬时释放所引发的严重动力灾害，是深部高强度开采条件下面临的主要安全威胁之一。对冲击地压进行精准感知、实时监测与预警，是实现靶向调控应力场、降低灾害风险的首要前提与关键基础。实际生产中，冲击地压孕育过程中工作面及其巷道围岩附近的采动应力可高达40 MPa以上，局部应力集中区的演化具有明显的时变性和空间不均匀性，对监测技术的灵敏度、响应速度和空间覆盖能力提出了更高要求。

真实问题

现阶段，煤矿现场多采用传统压力计等点式传感设备，其布点间距较大，监测呈“离散采样”特征，难以对采场待预警区域实现多点、连续、全覆盖感知，容易漏检局部压力突变与隐伏高应力区；同时，常规电子传感器采样频率有限（采样周期通常大于1s），无法有效捕获毫秒级冲击波和高速应力扰动过程。在强冲击载荷作用下，传感器及其电缆易受损毁，导致监测链路中断，数据连续性与完整性差，数据中断率可达35%。在此背景下，如何在复杂煤岩结构中实现大尺度、多点连续、且高精度地感知采动应力增量变化，成为开展冲击地压精准预警与精细治理的核心技术瓶颈。

技术创新

引入分布式光纤传感系统，依托连续铺设的光纤作为传感载体，具备高空间分辨率与长距离连续监测能力。通过对光纤沿线应变信号的实时采集与反演，可精准刻画围岩采动过程中微小应变的累积和演化过程，应力感知精度可达±0.01 MPa，大幅提升对冲击地压驱动应力突变的识别能力，可捕捉到失稳前兆，实现更前移的预警与风险干预窗口。另一方面，系统内嵌声–压双模协同传感机制，可同时对煤岩体中远场传播的冲击波动能与局部应力扰动进行协同感知。有效捕获瞬态冲击载荷和高频应力扰动，避免传统电子传感器在强冲击作用下因损坏或断电导致的数据中断与灾害误判。通过分布式光纤与声-压双模感知的融合应用，可构建覆盖全应力演化过程的高时空分辨率监测体系，为冲击地压的精准预警、分区治理和动态管控提供坚实的数据与技术支撑。

图1 分布式光纤测试系统