由煤岩变形冲击破坏所产生的电磁辐射

对岩石破裂所产生的电磁辐射现象的观测和研究 ,对于研究地震规律和矿山冲击矿压及其预报具有重要的意义。在实验室和现场条件下 ,采用 EAE- 0 4声电测试系统和KBD5电磁辐射监测仪对煤岩变形破裂过程中的电磁辐射进行了测定。试验和测试结果表明 ,煤岩体在变形、破坏过程中均产生电磁辐射现象 ;煤岩在冲击破坏前 ,电磁辐射强度一般在某个值以下 ,而在冲击破坏时 ,电磁辐射强度突然增加 ;而电磁辐射的脉冲数则随载荷的增加及变形破裂过程的发展而增大。依此规律 ,可以对冲击矿压危险性进行评价和预测预报。     

电磁辐射技术在煤岩动力灾害监测预警中的应用

为了有效准确预测煤岩动力灾害,基于煤岩电磁辐射产生机理、特征和规律的深入研究,提出了煤岩动力灾害电磁辐射监测及预警方法,研制了KBD5型和KBD7型电磁辐射监测仪,并将电磁辐射技术广泛应用于煤岩动力灾害监测及预报,包括煤与瓦斯突出和冲击地压灾害的预测、采空区顶板稳定性监测、围岩应力分布及矿压观测、卸压带宽度确定等.     

煤与瓦斯突出电磁辐射多重分形特征研究

利用煤岩变形破裂电磁辐射可以用来预测、预报煤与瓦斯突出、冲击矿压等煤岩动力灾害。利用固定质量法对煤岩电磁辐射多重分形维数进行了计算,电磁辐射强度序列具有多重分形的特征。电磁辐射多重分形 D_(q-q)曲线的陡峭程度反映了其数据的波动程度,并用△D_q指标来表达这种波动规律。通过对现场测试的煤岩电磁辐射序列的分析,其多重分形维数指标与煤与瓦斯突出灾害危险程度有较好的一致性,为电磁辐射预测预报煤与瓦斯突出提供了一种分析手段。     

薄煤层冲击矿压发生机理及防治研究

分析了崔庙矿薄煤层诱发冲击矿压的原因,验证了薄煤层深部开采时具有冲击矿压现象,实验研究了薄煤层的冲击矿压危险性与煤岩体的结构特征的关系,即组合煤岩试样的冲击能指数随着顶板与煤样高度比值的增加而增加,随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度增大,煤层厚度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,探讨了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,即煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,由于开采煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。文中以崔庙矿为工程研究背景,通过设置切顶巷和顶板深孔爆破降低了冲击危险性,取得了显著效果,验证了薄煤层开采切顶巷防冲技术和顶板预裂爆破技术的可行性。     

DIC法在岩煤岩冲击破坏试验中的应用

为了研究岩煤岩组合体在冲击破坏过程中的全场应变和位移,利用霍普金森压杆对煤单体及岩煤岩组合体试件进行冲击试验.利用高速摄像机采集数据,运用数字散斑相关技术对岩煤岩组合体进行非接触式测量,用DIC软件对数据图像进行筛选和分析.试验得到应力应变曲线、全场应变散斑图和位移散斑图.试验结果表明,在冲击过程中岩煤岩组合体前期内部不均匀变形较大,后期组合试件内部的应力波经过多次传播以及反射,使得应变趋于均匀;受冲击荷载时,中间煤部分先产生裂隙,随后裂隙向岩石扩展形成贯通裂纹直至破坏;试件不断被冲击压缩后,水平方向位移的变化也逐渐一致.     

新型煤岩电磁辐射监测系统

针对煤矿井下现场存在大量电磁干扰,且煤岩动力灾害中受载煤岩破裂的电磁辐射信号的产生具有突发性、连续性,研制煤岩的电磁辐射信号的监测装置.采用高性能DSP处理器TMS320LF2812和可编程门阵列FPGA为监测系统的核心,进行外围电路的设计.最后进行煤岩压缩破裂试验,对其电磁辐射信号进行监测.研究结果表明:该装置能够较准确提取出煤岩破裂过程中产生的电磁辐射信号,并且能够进行连续波形采集、处理及存储,为能够准确的获取煤岩破裂的电磁辐射前兆信息提供基础.     

煤岩电磁辐射特性及其应用研究进展

综述了煤岩电磁辐射特性及其应用的研究现状，包括煤岩的力电效应、频谱特征、电磁辐射的影响因素、电磁辐射的产生机理等研究，以及电磁辐射在预测煤与瓦斯突出、冲击地压及评定煤岩体应力状态方面的应用现状，并对电磁辐射的研究及应用前景进行了展望.     

煤岩破坏电磁辐射记忆效应特性及产生机制

通过实验研究了不同加载方式下的煤岩破坏电磁辐射记忆效应特性;借助细观损伤力学和电磁动力学等理论,对煤岩内部结构损伤扩展及电磁辐射产生机制进行了分析。结果表明,煤岩破坏电磁辐射具有记忆效应特性,但记忆最大历史应力、纵向应变的能力明显优于记忆横向应变和体应变的能力,受载煤岩损伤破坏过程的不可逆性是煤岩破坏电磁辐射产生记忆效应的直接原因。     

煤岩破坏电磁辐射记忆效应特性及产生机制

实验研究了不同加载方式下的煤岩破坏电磁辐射记忆效应特性:借助细观损伤力学和电磁动力学等理论,对煤岩内部结构损伤扩展及电磁辐射产生机制进行了分析。结果表明,煤岩破坏电磁辐射具有记忆效应特性,但记忆最大历史应力、纵向应变的能力明显优于记忆横向应变和体应变的能力,受载煤岩损伤破坏过程的不可逆性是煤岩破坏电磁辐射产生记忆效应的直接原因。     

星村煤矿冲击矿压综合防治技术研究与应用

星村煤矿深部冲击矿压危险问题突出。分析了E3101里面两集中巷冲击矿压危险性及影响因素,提出了冲击矿压防治方案:首先采用微震区域性监测、电磁辐射局部危险性监测及钻屑法进行冲击矿压危险性监测,其次依据冲击矿压的强度弱化减冲原理,采用钻孔卸压、煤体爆破等软化煤体手段解除冲击矿压危险,最后根据"强弱强"理论对已卸压的巷道形成高强度支护体系,制定并落实危险区域应急救援预案。实践证明,通过多种冲击矿压危险监测、预测预报与冲击矿压解危技术、深井支护技术的综合应用,在一定程度上可以控制深部矿井开采中的冲击矿压灾害。     

煤岩电磁辐射的力-电耦合模型

基于煤岩电磁辐射的力-电耦合机理和统计损伤力学理论,建立了煤岩电磁辐射的力-电耦合模型,并通过对Weibull形态参数m值的模拟研究,修正了煤岩电磁辐射力-电耦合模型,使其更具有准确性和实用性。运用修正后的煤岩电磁辐射力-电耦合模型对不同煤岩试样的m值及电磁辐射进行了模拟,煤岩电磁辐射的模拟结果与实验测试结果一致。     

电磁辐射法预测煤矿冲击地压

简述了电磁辐射法预测冲击地压的原理,并用KDB5本安型煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪在徐州三河尖矿进行了实测。结果表明,采用电磁辐射法非接触预测冲击地压不需打钻,实施需要时间短,准确率高,而且能够监测工作面前方的煤岩体活动情况,是一种很有发展前途的预测预报方法。     

煤与瓦斯突出电磁辐射多重分形特征

利用固定质量法对煤岩电磁辐射多重分形维数进行了计算，电磁辐射强度序列具有多重分形的特征。电磁辐射多重分形Dq*q曲线的陡峭程度反映了其数据的波动程度，并用分形维数ΔDq指标来表达这种波动规律。通过对现场测试的煤岩电磁辐射序列的分析，其多重分形维数指标与煤与瓦斯突出灾害危险程度有较好的一致性，为电磁辐射预测预报煤与瓦斯突出提供了一种分析手段。     

煤岩变形及破裂电磁辐射信号的分形规律

对煤岩变形及破裂过程中得到的电磁辐射信号进行进一步的研究分析表明,电磁辐射信号符合很好的统计分形规律,在受载煤岩的变形及破裂过程中,电磁辐射信号基本现逐渐增强趋势,这对于预测预报煤岩灾害动力现象具有重要的意义。     

电磁辐射信号的小波变换去噪研究

重点分析了实验室实验过程噪声的来源和特征,并利用小波变换的多尺度分析和非线性软门限方法对噪声进行了滤除。结果表明,实验室的噪声主要有固定频带的干扰和随机白噪声两种;对固定频带的噪声可以通过小波变换的多尺度分析进行有效滤除,对白噪声可以通过非线性软门限方法进行有效滤除,得到真正有用的信号。噪声滤除对于分析煤岩电磁辐射信号规律具有重要的意义,可以为现场利用电磁辐射监测技术预测煤岩动力灾害现象提供更加准确可靠的信号。     

坚硬顶板组合煤岩样破坏电磁辐射规律及其应用

采用实验室试验和分形理论相结合的方法研究了组合煤岩样变形破裂的电磁辐射规律。研究结果表明,加载初期,电磁辐射信号增加,然后略微减小,出现一段较为稳定的区域,当临近主破裂时,又大幅度增加,进入残余变形阶段时,电磁辐射又逐渐减小;电磁辐射信号与顶板在组合煤岩样的比例成正指数关系;电磁辐射脉冲数具有分形特征,并且随着加载进行,分形维数增加,临近主破裂时分形维数急剧减少;分形维数与顶板在组合煤岩样的比例成正线性关系。利用上述规律,成功地对7251工作面的冲击危险进行了预测预报。     

分维在电磁幅射技术预测冲击矿压中的应用

根据在应力作用下，煤岩体中非均匀变速变形产生电磁辐射的机理，应用分形理论分析电磁幅射参数曲线的分形特征；用关联维数描述电磁幅射强度、电磁幅射脉冲数等参数随时间的变化。理论研究和应用实例表明：在正常情况下，电磁辐射值分维维数变化小：在冲击矿压发生前，电磁辐射值的分维维数变化大。电磁幅射参数维数变化异常的现象，可用于冲击地压的预测预报。     

煤矿冲击矿压的强度弱化

提出了冲击矿压的强度弱化控制机理.通过深孔卸压爆破来弱化煤岩结构的强度,降低其聚能能力,释放所积聚的大量弹性能,使得煤岩体中所积聚的弹性能达不到最小冲击能;同时利用电磁辐射检验强度弱化治理效果,以达到消除或降低冲击危险的目的.通过在三河尖煤矿9202高冲击危险工作面以及济宁三号煤矿6303冲击危险工作面的现场治理实践,证明了该控制技术的有效性.     

煤岩电磁辐射能量累积与损伤关系

为了完善电磁辐射法预测预报煤岩动力灾害理论,通过对煤岩试样加载试验过程中电磁辐射能量累积、应力应变关系的分析,利用损伤力学基本原理和热力学定律理论推导了煤岩损伤演化方程,进而得到损伤与电磁辐射能量累积关系;通过拟合损伤与电磁辐射能量累积关系推导得电磁辐射能量累积与应力应变的理论关系,并通过试验结果验证了理论推导的合理性。