煤矿巷道顶板坍塌问题十分普遍,而且破坏十分严重,严重危及人们的生命和财产安全,因此很有必要对巷道顶板结构的健康状态进行监测,实现坍塌事故的早期预报。光纤传感技术近些年来发展迅速、应用也比较广泛,具有灵敏度高、本质安全、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰、性能稳定等优点,可以测量压力、温度、位移、加速度、湿度等物理量,这些显著的优点使其非常适合煤矿井下的安全监测,因此日益受到煤矿安全监测领域的广泛关注。基于上述讨论和分析,本文以光纤光栅传感技术为基础,设计制作了一种新型的大量程顶板离层位移传感器,并且建立了一套巷道顶板状态监测系统,通过监测巷道顶板离层位移量,进而对顶板稳定性进行安全预警和评估,预防煤矿巷道顶板事故的发生,本课题的研究对煤矿安全生产具有非常重要的现实意义。本文通过理论与实验对基于光纤光栅传感技术的巷道顶板状态监测系统进行了研究。主要研究内容包括：(1)对巷道顶板事故的特征与机理进行了理论研究和数学模型分析,采用有限元软件建立不同类型的矿井巷道模型,并对巷道顶板的应力和变形规律进行模拟分析,研究巷道顶板变形的机理,确定出巷道顶板受力和变形最大点的分布。(2)针对光纤传感基本理论进行研究,提出适合矿井巷道用的新型光纤传感方法。设计了一种基于光纤光栅的大量程顶板离层位移传感器,研究传感器关键部分的结构参数及其对传感器性能的影响,进而确定传感器的结构和形式。(3)设计了巷道顶板实验模型,在实验室条件下近似模拟实际煤矿巷道顶板情况。设计了巷道顶板状态监测上位机软件,实现远程监控与测量。(4)设计并搭建了巷道顶板状态监测系统,将监测系统应用到设计的巷道顶板实验模型中,在此基础上进行了顶板离层位移测量实验,并对传感特性进行了分析与处理。最终系统的测量范围为50mm,分辨力为1mm,灵敏度为231pm/mm。本文设计的巷道顶板状态监测系统达到了预期的设计要求,可以对巷道顶板状态进行实时有效地监测,为巷道顶板事故的预测提供了一种切实可行的方法。下一步研究中应考虑将本文设计的监测系统应用到实际工程场合,并进行现场检测,促进其实用化,以期为实际工程中巷道顶板事故的实时监测与预测提供有效的技术手段和方法。