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含瓦斯煤断裂电磁辐射的实验研究

含瓦斯煤断裂电磁辐射的实验研究北京航空航天大学人-机-环境工程研究所林海燕袁修干中国矿业大学采矿工程系王恩元何学秋摘要通过实验证明,含瓦斯煤在断裂破坏过程中发生的电磁辐射,是与声发射同源产生的一种能量耗散形式,其辐射强弱取决于外加载荷的大小及煤的物理力学性质,间接反映了含瓦斯煤受力破坏情况,有望成为煤与瓦斯突出危险性预测新指标。关键词含瓦斯煤断裂电磁辐射声发射煤与瓦斯突出1前言岩石断裂破坏时有电磁辐射产生,这一现象早被人们所认识,并在地震领域得到了较大的应用。而含瓦斯煤破坏过程中的电磁辐射实验研究,是突出研究的新领域,有望成为认识突出机理及预测煤与瓦斯突出的新方法和技术手段。2含瓦斯煤断裂电磁辐射实验研究2.1实验系统为得到煤体变形及破裂过程中电磁辐射及声发射的频谱特性,进一步研究电磁辐射与破裂过程的关系,寻求煤体变形及破裂的前兆信息,我们设计了一套含瓦斯煤断裂电磁辐射实验系统,如图1所示。该系统由加载系统、电磁辐射(EME)和...  (本文共4页) 阅读全文>>

中国矿业大学
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含瓦斯煤受载破坏表面电位特征研究

本文利用建立的含瓦斯煤受载破坏表面电位实验系统测试了在不同压力下瓦斯对煤岩体受载破坏产生表面电位的规律,并对信号的特征规律进行了分析和解释。主要研究了电位信号与煤体吸附瓦斯压力的关系;测试不同的加载方式下(单轴、循环加载、分级加载等)产生的表面电位信号,分析在不同破坏方式下产生电位信号的特征规律;运用灰色尖点突变理论对含瓦斯煤岩受载破坏过程中的电位信号进行分析处理。得到的研究成果如下:1)煤体在吸附瓦斯过程中能够产生表面电位信号,且随着吸附时间的增长表面电位信号逐渐增大。对于同一个煤样,不同瓦斯压力下吸附过程中煤体产生的表面电位信号对前一次吸附瓦斯压力下煤体产生的电位信号具有记忆效应,当吸附瓦斯压力超过前一次吸附瓦斯压力值时,煤体产生的表面电位信号较大。而当吸附瓦斯压力低于前一次吸附瓦斯压力值时,煤体产生的表面电位较小。2)含瓦斯煤在受载破坏过程中可以产生表面电位信号,且电位信号和载荷的变化趋势具有较好的一致性;对于同一类型煤样...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
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受载煤体变形破裂微波辐射规律及其机理的基础研究

本文采用实验室实验、理论分析相结合的方法,研究了受载煤体变形破坏过程中微波辐射规律和热辐射机理等内容,并对这一技术应用于煤岩动力灾害的预测预报进行了基础理论分析。首先,建立了测试煤体在自然状态下、加热后降温过程中、单轴压缩和劈裂拉伸实验过程中的微波辐射特性和规律的实验系统,并制定了相应的实验方案。测试了煤体在自然状态下、加热后降温过程中、单轴压缩和劈裂拉伸破坏过程中的微波辐射效应和规律;测试了加载速率对受载煤体破坏过程中微波辐射特征的影响;对实验中的现象进行了科学合理的解释。接着,通过对煤体试样微波辐射实验数据的分析,研究了煤体在降温过程中和变形破裂过程微波辐射变化规律及加载条件(加载方式、加载速率)、煤岩组构、峰值载荷等影响因素对微波辐射变化规律的影响;通过分析煤岩应力-应变曲线的各个阶段,得到了在应力-应变曲线的每个阶段亮温曲线的变化反映情况,把受载煤体的微波辐射亮温曲线相应的划分了灵敏区和迟钝区,灵敏区与迟钝区的划分为预测...  (本文共207页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
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受载煤岩变形破裂低频电磁信号规律特征与机理研究

冲击地压等煤岩动力灾害严重威胁着煤矿的安全生产,如何对其准确预测预报成为亟待解决的问题之一。目前煤岩电磁辐射技术被认为是预测预报煤岩动力灾害的有效手段之一,而受载煤岩低频电磁信号由于具有传播距离远、抗干扰能力强等优点,从而可能成为电磁辐射技术中一个较有前景的发展方向。本文建立了受载煤岩体低频电磁信号(0—5kHz)试验测试系统,创新性的试验研究了煤岩体在单轴压缩、剪切、劈裂拉伸等不同加载方式下的低频电磁信号特征及规律,并与应力、声发射、中频段电磁辐射信号(300kHz)进行了对比分析,研究了煤岩体破裂低频电磁信号的影响因素。研究表明:煤岩体在不同加载条件下变形破裂均能够产生低频电磁信号,且低频电磁信号与应力、声发射等都具有较好的相关性;不同破坏形式下,煤和岩石的低频磁信号与应力、声发射的相关性好于低频电信号,而混凝土的低频电信号规律性更强。在试验中煤岩体的组分参数、试验加载速度、试样尺寸都对低频电磁信号的产生及规律有影响。对于强...  (本文共176页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学(北京)
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孔隙气体对煤岩的蚀损规律及煤岩电磁辐射效应研究

本文通过实验研究了煤岩在瓦斯吸附-解吸过程中的变形特征,基于弹塑性断裂力学内聚单元模型及实验结果理论分析了孔隙瓦斯对煤岩的蚀损机理,通过测定煤岩瓦斯吸附过程中的弹性波波速变化特征对煤岩瓦斯蚀损进行了定量化分析;同时,以型煤及原煤为研究对象开展了煤岩在单轴压缩破坏的力学特性及煤岩电磁辐射实验研究,得到含瓦斯煤岩在不同瓦斯压力条件下的破坏特性及电磁辐射信号特征,分析了孔隙气体对煤岩峰值强度、弹性模量的影响,建立了孔隙瓦斯作用下煤岩单轴压缩破坏本构模型,完善了煤岩电磁辐射力理论,通过数值计算结合实验结果对模型进行了验证;基于以上研究成果,现场开展了煤岩动力灾害电磁辐射监测技术应用研究,掌握了矿井爆破、顶板垮落及冲击矿压等动力过程中的煤岩电磁辐射时频特征。论文研究为含瓦斯煤岩的力学特性及煤岩动力灾害电磁辐射监测技术提供了理论支持,对煤岩动力灾害的预测与防治具有十分重要的现实意义。  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学(北京)
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受载组合煤岩电磁辐射规律及其应用研究

采用实验室研究、理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,实验研究了受载组合煤岩的电磁辐射规律,阐述了组合煤岩破坏特征及其与电磁辐射信号特征之间的关系。对受载组合煤岩的变形破裂力学过程进行了分析;在此基础上理论研究了一维和三维情况下煤岩的力电耦合规律,推导得到了该模型中参数的确定方法,并结合实验结果对其中的参数进行了计算;现场对成庄矿和大淑村矿掘进工作面进行了电磁辐射日常预测煤与瓦斯突出试验研究;利用现场试验、数值模拟和理论分析对大淑村矿进行了电磁辐射保护范围研究,数值模拟结果和理论分析结果及现场测试结果相一致。论文研究的结果将为进一步应用电磁辐射监测技术预测预报煤与瓦斯突出提供了理论基础和一种新的研究方法。  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>