煤炭资源是我国重要消费能源之一.21世纪以来煤炭产量和消费总量迅猛增长，煤炭资源开采规模加大，与高强度开采模式、超产能生产相伴的矿井地质灾害隐患日益增多.尽管煤炭资源在我国能源消费结构中所占比例表现出下降的趋势，但其消费需求在短期内依然会保持较高的水平.而且随着煤炭开采技术的不断提高和开采装备水平的快速更新，大规模、高强度开采地质条件下 “三高一扰动”的特殊性环境影响也愈发显著.如煤层瓦斯含量增加、采空区及工作面高温影响、高承压水影响加剧、冲击地压显现可能性增加、岩爆危险性增大、巷道围岩变形速度加快以及开采引起的地表沉降等地质问题凸显(李增学，2005；吴继敏，2006；康红普和王金华，2007; 康红普等，2007).这些问题引起了大家对矿井安全的重视，其不仅会影响矿井的安全高效生产，更有可能造成严重人员伤亡和社会性灾难.因此需要预先对相关的矿井事故做好预防措施，进行有效的测试与评价(申宝宏和雷毅，2007).

目前矿井工程领域中地质环境有关的安全监测多采用现场原位测试，其中电阻式、电磁式、振弦式等传统传感器在现场测试中发挥了不可替代的作用.但是，这些常规传感器在测试过程中通常受到测试环境恶劣、传感器材料、精度、响应速度、耐久性等因素限制，要么仪器布置得不到保证，要么测试数据难以达到计量标准，进而导致测试仪器存活率低、易受潮、易受电磁干扰、可靠性差等问题，造成大量浪费.而且传统测试方式现场测点布置多为单次测试，通过单点数据采集进行分析、评价，难以实现线性大面积测量.测试过程中传感器和仪器设备也容易受到测试状况多变、工程结构大而复杂等影响，造成传感器失效或者达不到准确评估与测试的目的.因此探究一种科学、合理的施测方法，对矿井瓦斯浓度、温度场、围岩形变等特征参数进行评判来避免险情的发生有着重要的意义.

光纤测试技术作为新兴的传感测试技术，20世纪70年代由美国、日本及欧洲国家率先开展应用与研究.我国对于光纤测试技术研究始于20世纪80年代，通过对光纤测试理论引进，逐步开展了工程应用与研究.目前光纤测试技术在地面工程结构测试中得到快速的推广，其中重庆大学、南京航空航天大学、武汉工业大学、哈尔滨工业大学、南京大学、中国计量学院等高校与相关科研院所完成了诸多的基础工作，为我国光纤传感测试技术奠定了重要的发展基础(姜德生，2004).文章分析光纤测试技术在矿井生产领域中瓦斯气体浓度测试、采空区等温度场测试、围岩稳定性测试等方面应用的发展情况，在此基础上总结了对矿井光纤测试技术应用的认识与思考，并结合研究进展及应用中的关键技术问题，对矿井光纤测试方法技术的发展前景进行了讨论与分析.

近年光纤测试技术在煤炭工业中也得到了广泛的应用，形成矿井光纤测试技术.测试技术以光纤作为敏感感测元件，通过直接测试、涂覆、粘贴、植入被测对象或者设计相应传感器与被测对象接触，进而获得光强、相位、波长或形变扰动产生的频移变化量，再利用光电信号转化和处理，得到在整个光纤传感器测线长度上关于被测对象的光学量、温度量、力学量、位移量等相关信息，实现对被测对象的测试与评价(黄尚廉，1991).矿井光纤测试技术在矿山领域的安全监测中，以其防水防潮、稳定性强、耐久性好、灵敏度高、易于安装等方面显现出与常规测试方法、技术、装置所不同的独特性能与优势(施斌，2004).但在矿山领域中受到自身技术、测试条件、测试环境等影响，光纤测试技术的开拓研究还尚且不足.探究矿井光纤测试技术应用，发挥光纤测试技术监测优势是众多学者所研究的重点与热点.包括笔者所在课题组在内，大家开展的大量研究工作，目的在于完善或者改进现有安全监测方法，进行科学、合理的管理与控制，以便能够便捷、准确地为矿井生产提供服务.

近年来，矿井光纤技术主要应用在以下几个方面：获得瓦斯浓度、采空区及采场温度、围岩变形破坏应变特征、支护结构稳定性等方面的参数测试.根据其被测试对象将矿井光纤测试技术分为：矿井光纤气体测试技术、矿井光纤温度测试技术、矿井光纤应变测试技术.开展这些参数量测对于矿井安全施工、高效生产、建设管理与稳定性维护具有指导性的作用.

光纤气体传感技术用以检测有害气体已经开展了实际应用，它是一种综合了光谱分析技术和光纤测试技术的方法：以气体物理和化学特性相关的光学现象或特征为理论基础，利用光纤自身作为传感元件或者附着于光纤某种材料或结构作为传感介质，将被测环境所感测的气体信号利用光纤传输到相应的信号处理单元，从而获得测试环境的气体浓度，其测试的示意如图 1所示.矿井光纤气体测试技术主要被应用于开采工作面、采空区、总回风巷等主要地点的瓦斯气体浓度检测.20世纪80年代初，日本首先利用光纤传感技术在地面实现对瓦斯浓度的测试.我国于20世纪80年代中期，由煤炭科学研究院开展一系列研究，结合矿井环境需求和光纤测试技术的优点，在国内首先提出光纤传感器应用于矿井进行有害气体的测试，并阐述了其用以检测瓦斯的原理(曾宪佐，1985)，即：利用气体在石英光纤透射窗口(0.8～1.7 μm)内的吸收峰进行测量，通过检测在瓦斯环境中吸收产生的光强衰减，获得瓦斯浓度，测试示意如图 1所示. 其依据的基本原理为比尔-朗伯定律：

图 1

Fig. 1

图 1 光纤气体传感器测试示意图 Fig. 1 Optical fiber sensing gas testing technology

这一时期的光纤测试技术刚刚起步，其测试方式、测试精度难以满足生产需求.之后，国内多个研究院所开展了关于矿井光纤气体测试的相关研究.吴重庆(1986) 利用光纤传感技术设计传感器进行瓦斯浓度测试探讨，提出开发2～11 μm波段红外光纤传感器，通过对光谱的精细分析提高了测试灵敏度和简化了测试系统.程玉琪等(1987) 人研制基于CH₄近红外波段特征吸收的光纤瓦斯浓度遥测系统，进一步提高了探测灵敏度和精度.对于光纤瓦斯浓度的检测是矿井光纤气体测试技术应用中的主要研究方向.测试技术的不断进步，光纤传感器在研制上出现单波吸收比较型、双波长差分吸收型、窄带谱线吸收型、渐逝场泄露型、染料光谱吸收型以及干涉型等多种测试类型光纤气体传感器.矿井光纤传感器前期的设计主要以单一传感器研制为主，在矿井瓦斯检测中仅限于单一区位瓦斯浓度测试，未能实现大面积范围内的瓦斯浓度测试.光纤测试技术的快速革新，还使得传感器逐渐改变原有大体积特点，趋向于小型化和集成化的发展.在20世纪90年代这段时间，国内外关于矿井瓦斯气体浓度研究的相关报道较少.直到2005年时，一种新型远距离光纤瓦斯传感系统被开发应用于矿井中(林枫等，2005).该测试系统是基于光纤光栅(Fiber Bragg Grating)基础，利用FBG具有较好的窄带滤波特性，实现对瓦斯浓度的测试.测试系统的开发实现了矿井气体在时间和空间上的连续监测，其线性集成化设计使得工作距离达到10 km，测试灵敏度为0.1%，测试瓦斯爆炸极限小于2%，完全满足矿井瓦斯气体的检测标准.FBG测试技术的应用极大地丰富了矿井光纤气体传感器的测试方法，同时光纤传感技术的完善也使瓦斯气体浓度测试实现高灵敏度、远程化、多点网络化的测量，并且相比较传统测试方法，光纤传感测试技术在测试的实时性、精准度上有了大幅度提高.其还表现出在井下较为恶劣环境中具有长期稳定性的优点.总得来说，我国矿井光纤测试技术在对于气体浓度测试研究中取得了较好的效果.

矿井特殊井下环境，对煤场、采空区、重要设备等关键位置温度有着严格要求，需要开展实时温度测试对火灾进行预警.矿井光纤温度测试技术是光纤测试技术发展中，由地面测试应用拓展至矿井领域的一项较为成熟的测试技术.其本质是光纤中传输的光波特征参量对外界环境温度变化具有较高的敏感性，通过计算光功率与温度之间的函数关系来获得被测环境或物体温度场参数.目前，常规矿井光纤温度传感测试技术测试方式主要有三种：一是直接通过光纤作为传感器进行温度测试；二是拉曼散射测试技术；三是以光栅为基础设计传感器.矿井光纤温度测试研究在20世纪80年代由煤炭科学研究院率先开展的，其研制了以半导体砷化镓为核心元件的光纤温度传感器遥测系统，并在淮北矿业集团石台矿进行现场试验.系统实现测试仪器的集成化设计，其将温度测试光源和接收器布置于地面，传感器和光缆布置井下构成数据采集系统，首次实现矿井温度的远距离监测.但在此次的测试过程中光纤传感器所记录仅为光功率值，温度数据需要在后期数据的处理中进行进一步的计算，未能实现温度数据的直观表达(胡泰康，1986).

根据光纤传感测试系统的特性，光纤测试方法出现多元化的发展.光纤测试技术的不断革新使得光纤温度传感器的研制有了新的突破.以拉曼散射技术、FBG测试技术等新型测试方法的出现促进了矿井温度测试技术的发展.1993年王耀才等(1993) 人在干涉型、调幅型光纤温度传感器开展相关实验研究，其设计调幅型光纤温度传感器明显提高测试的动态范围，稳定性、可靠性大大提高，能够实现对矿井温度测试的实时、长期遥测.之后，国内多家科研院所和高校就光纤温度传感器仪器设备和安装工艺展开大量研究，但是，关于矿井光纤温度测试技术领域的研究报道却比较少.而其在地面各类工程领域中光纤测试技术却扮演了越来越重要的角色，并受到大家广泛关注.国家“863”计划及“973”计划设立重大科研专项进行科技攻关，大力支持光纤传感技术的发展.在2000年时候，中国计量学院利用背向拉曼散射的技术，研制了一种可以用于煤矿、隧道的分布式光纤温度传感器(张在宣，1999).首次实现实时、在线、多点、长距离测试，其测量温度范围达到：-50～150 ℃；测量温度精度：±2 ℃；温度的分辨率：0.1 ℃，测试长度达到2 km.这也是矿井光纤技术的一大进步，由此也拉开了矿井光纤技术应用的大幕.矿井光纤测试技术不带电、抗电磁干扰、防燃、防爆、抗腐蚀、稳定性好的优势也使光纤传感技术在矿井测试领域应用范围进一步得到拓展.恰遇我国煤炭行业飞速发展的十年黄金时期(2002-2012年)，期间煤炭产量和开采规模都在快速增长，这对于矿井安全监测要求也越来越高.光纤测试技术在矿井温度场监测开展一系列基础性探究型研究，取得了很好效果(陈冬梅，2006)，其中为FBG测试技术用于矿井温度场监测的应用与普及奠定基础；这时，拉曼散射分布式温度传感系统被应用于矿井井筒冻结表土段测量中，测试技术的应用对于在煤矿冻结表土段状态监测、预报有着非常重要的指导意义(徐健和马宾，2007).拉曼散射技术测试温度的方法，表现出其独特优势——仅对温度变化敏感，在测试过程中其他的外界环境变化不会使数据采集受到干扰，大大降低了测试环境其他因素影响.随着光纤测试技术的快速发展与进步，光纤光栅采用特殊合金材料封装制作成煤矿火灾探测器，实现了温度测试增敏效果，形成了整套火灾探测系统，灵敏度为裸栅的1.755倍，系统的应用大大缩短了报警时间，可以准确提供工作面、采空区及巷道温度分布情况(魏世明，2010).

十年煤炭黄金时期，其生产产能的快速增加，极大丰富了矿井光纤测试技术的应用平台.特别是对光纤技术认识程度的不断加强，光纤传感器的封装、设计、耦合上的不断成熟，使得光纤温度测试技术测试精度和空间分辨率上得到很大提升，数据表达上也更为直观.通过相关精细化算法的推演与数据表达，实现通过测试数据的内嵌式计算可以直接读取被测对象的温度变量.温度测试方法也由起初的点式测量发展到准分布式拟线性测量，以及到现在的分布式测量，这是测试技术发展的必然需求也是矿井光纤测试技术发展的重要趋势.许多学者利用矿井光纤测试技术解决矿井生产过程中地质问题，进行由定性到定量的测试与分析，获得了更为有效的地质信息特征参数，并且进一步加强了光纤测试技术的认识与研究.如利用光纤光栅测试技术开展突水模型试验，了解突水过程中多场信息的变化情况，对突水前兆特征进行预测、预报(冯现大、李树忱等，2010; 冯现大，2010)；利用分布式光纤测试系统监测输煤带式传输机温度和煤仓温度(闫慧芳，2013)；利用分布式光纤技术进行底板温度场变化的测试方法与系统的研究(张平松和许时昂，2015)，图 2为分布式光纤进行底板温度场变化测试模拟结果图.上述研究为矿井光纤测试技术在测温方向的应用提供了新思路.

图 2

Fig. 2

图 2 分布式光纤底板温度场变化测试图 Fig. 2 Testing result of temperature field change in floor by distributed optical fiber technology

21世纪，光纤测试技术在对应变的测试研究最为广泛.目前矿山工程领域中主要与应变测试的光纤技术有FBG、布里渊时域反射技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis/Reflectometer)以及刚刚兴起布里渊频域反射技术(Brillouin Optical Frequence Domain Analysis).其中的FBG测试技术最为成熟，为准分布式的测试方式；而BOTDA/R、BOFDA技术是后来兴起分布式测试技术.在矿井建设、安全评价中，光纤应变测试技术主要被用来测试围岩变形、顶底板破坏、支护结构稳定性评价等.其中FBG测试原理为：Bragg光栅主要由带宽与峰值的反射率共同决定其反射谱，而这些参数同时又是光栅长度、折射率调制系数等参量的解析函数.被测环境或对象中任何使得这些参量表现出改变的条件变化(如：温度、应力等)，均会使得光栅Bragg波长产生漂移，如图 3所示.BOTDA/R测试技术原理：当光纤植入或粘贴于被测对象时，其受到拉压或温度作用，光纤所在测试位置的布里渊散射谱中心频率就会发生漂移，这种布里渊频移改变量与应变及温度成正比，如图 4所示，其存在函数关系为

图 3

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图 3 FBG测试技术原理示意图 Fig. 3 Principle of FBG test technology

图 4

Fig. 4

图 4 分布式光纤测试技术原理示意图 Fig. 4 Principle of distributed optical fiber testing technology

由于应变测试需要保持与被测对象的同步变形，测试过程中可能会产生较大剪切位移，因此受光纤材质特性限制，光纤传感器复杂环境下容易受到扭曲、剪切应力等因素的影响.在恶劣地质条件和施工方式下，对光纤传感器植入、封装提出更高的要求，目的以减小滑移影响达到较好耦合效果，这一点也使得矿井光纤应变测试技术未能很好的应用.

但是，光纤传感测试技术中FBG、OTDR、BOTDA技术在航空航天、桥梁、隧道、水坝等方面展现了重要的发展前景.成都科技大学赵占朝等(1995) 将光纤传感技术用于混凝土结构检测，重庆大学黄尚廉院士等(1995) 人开展了BOTDA分布式光纤测试技术研究，测试分析了光纤拉伸应变与入射光频移量的变化关系，并对光纤的紫外光敏特性、光纤布拉格光栅原理及写入进行研究，做出了开拓性的工作.1995年，竺逸年(1995) 率先提出了将光纤传感技术在结构监视、实验应力分析、服务设施管理及控制方面应用的理念.同年南京航空航天大学梁大开、陶宝祺院士等人对光纤与被测对象的布置变形进行了探究，讨论了其过程机理和影响因素.1997年，哈尔滨工程大学苑立波(1997) ，浙江大学马建军和汤伟中(1997) 等人对光纤应变和温度在测量中交叉灵敏度进行了分析，其研究内容对于光纤光缆设计、光纤传感器设计、光纤探测仪器和光纤测试等具有重要意义.1999年黄民双等(1999) 通过BOTDR测试技术对入射光的频移与光纤应变的关系开展了大量的研究，并归纳了研究中的关键技术问题.2002年施斌拓展了分布式光纤应用技术，开展了大量的工程应用研究工作.至此光纤测试技术在应用方面、测试影响因素、布设方式等研究内容的扩展与深入，对光纤技术的快速应用与发展起到了极大的推动作用.尽管这一时期矿井光纤应用中，基于矿井光纤应力、应变传感器的设计研究不能满足安全监测需求，但上述一系列技术的发展为光纤测试技术在工程领域应用奠定了很好的应用基础.

2000年以后，矿井光纤测试技术进入飞快发展的一个阶段.如基于微弯损耗原理的光纤传感系统和光纤光栅传感系统被应用于矿井建设中井壁受力情况的应力、应变、位移实时监测，通过测试光纤变化参量能够获得井壁建设过程中随时间、空间变化的多参量信息(朱宗玖和程桦，2003)；FBG测试技术被运用来测试岩体变形、破坏，利用其开展了大量相似模拟实验(柴敬，2003)；光纤测试技术还被用于检测锚杆加固形成支护结构的受力状态、岩层变形监测、松散地层沉降、承压水水压变化监测等内容(裴雅兴等，2004，柴敬等，2005，2009b，2014c，毛灵涛等，2007，刘小会等，2009)，但上述研究在实际工程应用较少，仅有一些少量的应用试验和成果.其主要技术问题集中在：温度和应变相互影响关系、应变传递性、传感器的安装及与被测对象的耦合、协调变形机理等方面.

分布式光纤测试技术不仅是光纤应变测试发展起来的新方向，也是矿井光纤测试技术的一个新的应用角度.矿井领域工程测试对象通常具有体积大、跨度大、服务时间长等特点，常规测试技术难以反映被测对象实际状态.因此根据矿井应用研究需要，国内相关学者开展的关于分布式光纤技术相似模拟实验(许时昂等，2015)和现场实测(程刚等，2014；张丹等，2015)，分布式光纤被应用于煤层采动条件下覆岩变形监测，来分析采场上覆岩层的破坏状况，获得采动条件下顶板导水裂缝发育高度的相关物性参量.工程测试如图 5所示，测试结果较传统钻孔成像、地震CT、直流电法等“两带”高度测试技术，优化了观测方法、提高了测试系统稳定性、降低了监测成本，并且能够实现采动工作面围岩时间上和空间上的长期、连续观测.分布式光纤测试技术的发展表现出突出的可靠性和优越性，其测试精度、准确性、便捷性的突破是原有常规传统传感器无法比拟的.该段时期的矿井光纤测试技术已经较前期取得进步，并且在国家和地方一些重大项目中也得到成功应用，相关理论研究、认知程度逐渐向更深层次发展，光纤测试技术在矿井安全监测中所发挥的作用也越来越大.

图 5

Fig. 5

图 5 煤层采动条件下覆岩变形监测的示意图 Fig. 5 Overyburden deformation monitoring in coal mining conditions

矿山领域需要进行安全监测的内容很多，对于监测工作主要包括：方案设计、监测仪器选择、仪器安装与观测、数据的整理分析几个部分.综合分析目前矿山测试技术的发展，很难兼顾做到安全可靠、经济合理，而且在一些较为严重地质灾害监测与控制上，难以满足在时间、空间上连续性测试的需求.尤其，在矿井的深部化发展高应力环境及其他复杂条件下，进行安全监测预防相关灾害事故发生的任务更为艰巨.工程安全评价中如何做到既符合布置技术要求，又能获得满足计量标准测试的有效数据是大家所关注的研究课题.结合当前矿井光纤测试技术的应用与研究现状，在一定程度上光纤传感技术表现出了传统传感测试技术不可替代的优势，其在矿井工程安全监测中的应用范围逐步扩大：由初期气体浓度测试开始，不断扩展到温度、应变、位移等多参量的测试.但是矿井环境的恶劣性以及自身技术条件的局限性，目前矿井光纤测试技术在应变.位移等参量的测试中，大多采取室内试验的形式，仅在少数矿区进行了现场试验的研究，技术的应用尚未得到很好的普及，同时还有许多关键技术尚未得到解决.因此其在推广应用上依然不够成熟，存在仪器设备和现场技术经验不足等问题.针对现有光纤测试技术，就主要测量参量等技术属性进行了如下比较，如表 1所示.

表 1 (Table 1)

表 1 现有常用光纤测试技术对比 Table 1 Comparison of existing fiber optic test technology 测试技术 光纤光栅(FBG) 光时域温度测量仪(ROT/FDR) 布里渊光时域反射计(BOTDR/A) 布里渊光频域反射计(BOFDA) 主要测试参量 温度/应变/位移/孔隙水压力 温度/温度异常定位 温度/应变 测试精度 2 μm/0.2 ℃ 0.01 ℃ 30 με/1 ℃；(±50 μm重复性) 15 με/0.35 ℃；(±25 μm重复性) 2 με/0.1 ℃；(±2 μm 重复性) 空间分辨率 1 pm 0.25 m 1 m 0.1 m 0.2 m 监测方式 单点监测(可多点串联监测) 单端检测 单端检测，适合野外实际工程使用 回路检测，适合室内试验使用 回路检测，适合室内试验使用 测试方式 准分布式 分布式 分布式 分布式 分布式 测量距离 点式串联长度 40 km 80 km 20 km 25 km 技术成熟度 关注度高、应用广，使用较简便.相当于光学的应变片，易封装成各种传感器.如，渗压计，液位计，位移计，温度计等. 已广泛应用于土石坝、隧道等渗漏监测；电缆火灾监测；油气井分布式温度监测；石化厂区火灾监测等. 适用于结构健康监测、桩基检测、管道测漏、石油化工、航天航空、地质灾害预警等，特别适用于线性工程的温度和应变分布式监测.但是仪器的使用比较复杂，尚未形成规模化的应用. 代表产品 美国MOI公司SM125/130光纤光栅解调仪；中科光栅解调仪；南智光栅解调仪等 LIOS公司光时域温度测量仪；英国SENSNET；华魏、波汇、南智等 日本爱德万公司ADVANTEST-N8511；中电41所AV6419等 日本Neubrex公司NBX-6050A型光纤应变解调仪 德国FibrisTerre的fTB2505光纤应变解调仪

表 1 现有常用光纤测试技术对比 Table 1 Comparison of existing fiber optic test technology

(1) 矿井光纤测试技术应用范围逐步扩大.矿井光纤测试技术创新和传感器设计的适用性增强，其用于安全监测优势愈发明显，在煤矿应用面越来越广：瓦斯浓度监测、采空区和工作面温度场监测、底板突水、底板压力变化、采场上覆岩层运移、地层沉降、井壁稳定性检测、巷道结构、巷道支护结构稳定测试、围岩应力监测等方面，都可以通过光纤测试技术完成检测.尽管其在应用、发展中依然存在不少问题，但一些测试方法已经相对成熟，如以光纤传感器为主体设计的瓦斯浓度监测系统、以FBG、拉曼散射测试技术为基础的温度传感器所设计的温度测试系统，这些测试方法不仅开展大量了室内基础实验，也在现场进行了大量的应用.也有一些工程问题，如关于巷道结构支护、围岩变形破坏的应变测试研究程度还较浅，很多研究还局限于实验研究阶段，现场的实际应用较少.在这些问题的探究中对于不同地质条件下的原位测试、分析与认识还存在诸多不足.因此就目前矿井光纤测试而言，其在气体、温度测试方面应用已经基本满足测试相关需求和测试标准，在应变、位移及流量等测试研究工作开展的还不够充分，存在主要问题体现在传感器与结构体耦合、传感器与被测对象协调性、传感器自身结构损伤影响等方面.这些关键技术如若能够得到很好解决，可以充分发挥光纤测试技术的技术性能来获得更为准确的被测参量数据，其应用面会不断拓展.

(2) 矿井光纤测试技术数据处理与解释程度会不断完善.光纤传感测试技术在应用前期通过获得光强、损耗、相位变化等参数间接获得被测对象的物性属性.矿井光纤测试技术中通过数据误差校正实现光谱频移与光强损耗解编，利用相应的换算系数获得被测对象的参数信息，可以实现气体浓度、被测物体温度与应变等参量值的直观表达.随着智能化信息技术的成熟，测试主机以及测试手段都由手动测试向自动化方向进步，同时数据采集逐渐表现出复杂化和海量化的特征.尤其是在实时监测和多测线布置情况下，光纤传感技术能够获得相当丰富的数据体，如何提取与利用测试数据进行测试对象的变化特征分析是矿井光纤测试技术发展上一个深入研究的难题.特别今年在仪器设备精细化发展以及相关算法进一步改进条件下，测试采样精度和测试技术空间分辨率也不断提高，当涉及分布式数据采集多场多参量情况下，测试的数据量将会更为庞大.如何高效、合理、完整实现数据体的科学利用与表达，是当前乃至需要继续研究和探讨的技术难题之一.目前光纤测试获得应变数据主要表示轴向一维变形情况，实际工程变形则存在轴向和横向二维形变的共同作用.然而在数据表达通常以线性关系进行表达，这种表达方式可能存在反映结构变形特征不够直观、不够真实.因此，在大数据背景下矿井光纤测试技术实现测试结果的实时表达和解释，以及提高监测水平实现二维监测是今后光纤测试技术深入的研究方向.

(3) 矿井光纤测试仪器设备智能化、轻便化是发展趋势.实际工程应用中，矿井地质条件复杂多变对灾害进行准确的测试与评价难度很大，这也对技术、仪器、设备等提出更高、更新的要求和挑战.目前还没有专用于矿井的光纤测试仪器，常规工程使用的光纤测试仪器由于受到光源解调器制约，通常存在体积大，质量重，携带不方便的缺点，尤其是分布式光纤测试主机在这方面尤为突出，重量一般大于15 kg.这样在工程实时监测、仪器设备运输、操作等方面会带来诸多不便，增加了测试成本，显然不能满足现场原位测试的需求.光纤测试技术中的光纤传感器是本安型装置，能解决许多机、电传感器无法解决的技术难题，在矿井环境的应用中表现出适应性好，抗干扰能力强的重要特征.但是测试主机设计由于未经过煤矿安全认证和防爆认证，只能在少数矿井进行相关测试研究，不能达到实现推广应用目的.矿井光纤测试技术，分布式光纤测试主机的采样分辨率、空间分辨率、测量精度在一定条件下难以同时满足，解决几个方面的冲突也是光纤测试技术发展的技术难点.随着电子技术的快速发展、仪器制造成本下降、硬件体积缩小以及运算速度的快速提高，光纤测试仪器势必向着小型化、智能化、精细化方向发展，进而使得仪器设备趋于系统化、自动化，形成完善的测试终端.

矿山安全监测中需要布置有效监测系统，才能与现在煤炭的高产能发展相适应.今后，矿井领域的安全监测问题，会受到越来越多的重视，积极开拓先进的技术理论、测试方法、仪器设备提高对灾害事故探查的准确率和安全评价的精确性至关重要.矿井光纤测试技术的诸多优点在矿井监测工程中表现出独特的优势和应用前景，特别是光纤与传感器理论的进步、技术与工艺水平的提高、仪器与测试性能的完善将会推动矿井传感测试技术中的发展.

(1) 目前矿井光纤测试技术进行了大量的研究和开发，其在光纤气体测试、光纤温度测试及光纤应变测试等方面取得了良好的效果，但基于传感器的耦合、传递性等技术难题使得其应用、推广依然还存在一段距离.

(2) 国内尚且还没有关于矿井光纤测试技术量测的标准，迫切需要制定一套完整的关于矿井光纤测试技术应用与评价的方法和标准，来规范与引导矿井光纤测试技术的发展.

(3) 随着矿井建设及生产中安全重视程度的提高，开发适用于矿井光纤测试技术的仪器设备，提高矿井监测测试效率、增强数据解释准确性、提升工作效率形成全面评价与认识，实现对矿井瓦斯、温度场、应力场等被测参量的预警.

(4) 矿井光纤测试技术使今后对于矿井地质灾害预测与防治趋向于实时化、长期化、智能化.随着光纤传感器测试技术大量的室内模拟实验与现场应用的深入研究，测试技术将会越来越多的应用于矿山工程领域，成为井下安全稳定评价最具发展前景的测试方法.

致 谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！