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.     

杨村煤矿安全监测监控系统升级改造

KJ90安全监测监控系统是将井下分站和传感器安装在井下具有瓦斯、一氧化碳、煤尘等危险气体的环境中,对煤矿井下的各种安全、生产参数进行实时监测和处理,并将安全、生产参数及时传输到地面中心站。各种数据由分站和中心站处理,并按要求直接发出声、光报警和断电控制信号,确保安全生产。杨村煤矿按照国家新的技术标准并结合安全监控系统运行中出现的问题,及时对安全监测监控系统进行升级改造,确保了监控系统的稳定正常运行,为矿井的安全生产的提供重要保证。     

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。     

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。     

煤系岩石脆性破坏临界电磁辐射信息分析

根据煤系岩石加载破坏过程中的电磁辐射信息与其受载变形破坏过程的相关关系,分析了煤系岩石脆性破裂前的电磁辐射信号突增现象.通过试验数据和用岩石破坏重整化群理论系统研究岩石破裂前临界点的电磁辐射信息识别条件.单轴荷载条件下,临界点对应的应力和岩石峰值应力比值在其临界比大都在70%与80%之间,均值75%左右,误差在±9%以内,表明岩石内部微裂纹的形成与原有裂纹的扩展是电磁辐射活动的主要原因.上述研究可为煤岩动力灾害防治提供有力的依据.     

基于嵌入式技术的矿井安全监控平台构建

针对传统矿井监测系统成本高、兼容性弱、移动性差、覆盖范围有限等缺点,构建了一款新型的矿井安全监控系统。该系统以ARM9嵌入式芯片S3C2410X为硬件,嵌入式操作系统Linux为软件,重构井下监控分站,用ZigBee无线传感器网络取代有线网络实现井下监测数据的传输。井下的Zig Bee数据采集节点负责采集矿井的环境参数、井下工作人员的位置信息,并通过无线网络发送到井下监控分站,井下监控分站通过"CAN总线+以太网"方式将井下数据传输到地面监控中心。实验结果表明,该系统稳定、可靠、实时性好。     

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。     

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。     

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.     

基于电磁辐射原理的煤与瓦斯突出危险性预测

为实现煤与瓦斯突出危险性的动态、连续预测,根据煤岩强度统计损伤理论,分析煤岩电磁辐射强度与应力关系,建立不同泊松比煤岩动力灾害与电磁辐射响应模型。利用基于该模型研制的KBD7在线式电磁辐射监测仪,对沈阳煤业集团红菱煤矿1200工作面集中运输巷和1204工作面回风顺槽进行连续监测,预测两工作面的煤与瓦斯突出危险性。结果表明:电磁辐射强度与常规预测指标、煤与瓦斯突出危险性有很好的相关性;1200掘进工作面电磁辐射临界值为49 mV,煤与瓦斯无突出危险预测准确率为100%,有突出危险预测准确率在70%以上;1204工作面未预测出瓦斯突出危险情况。该方法可实现煤与瓦斯突出危险性的非接触、动态、连续、定向及区域性监测,为煤矿安全生产提供了技术支持。     

锦屏一级电站高陡顺层边坡支护内部安全监测分析

为了解锦屏一级电站大奔流沟料场高陡顺层边坡岩体变形情况,确保开挖支护的工程安全性,特对其锚索、锚杆锚固状态进行了典型断面上的锚杆应力计、锚索测力计和多点位移计安全监测分析．分析认为,料场边坡稳定性主要受到降雨、开挖爆破、锚索张拉施工、岩石体蠕动变形等因素的影响．分析结果表明,监测成果能够明确地反映预应力锚索的张拉情况和预应力发展变化情况,是反映锚固效果和锚索工作性况的最直接的参考资料;锚索、锚杆在加固边坡稳定方面作用显著,料场边坡处于稳定状态．     

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。     

动态原位监测技术在顺层岩体隧道的应用—以六汉隧道为工程实例

为明确六汉隧道浅埋顺层岩体开挖后围岩应力变化规律及特征。基于FLAC_^3D数值模拟分析顺层围岩隧道变形特性,对岩层节理面处偏压应力及二衬结构变形特征进行了施工期动态原位监测。结果表明：浅埋顺层岩体地形隧道开挖致使岩层节理面两侧局部应力不均衡,出现较大偏压应力和剪切应力;基于近9个月的监测点数据显示开挖20~30 m与80~90 m后,隧道初支与围岩接触应力变化明显,前者应力变化速率达到峰值,而后者开始趋于稳定;二衬混凝土结构应变随时间变化的响应规律表明初支结构承受围岩变形大部分有效荷载,二衬分担围岩变形传递的局部不均衡应力。其现场监测结果为今后该类型隧道设计与支护荷载的计算奠定了理论基础。     

用于煤与瓦斯突出的3D电磁辐射探测系统

针对煤与瓦斯突出时产生的电磁辐射信号微弱的情况,给出一种3D电磁辐射探测系统。该系统采用3个空间相互垂直的偶极天线感应探测电磁辐射信号,利用超外差接收原理,通过混频、放大、滤波、模数转换等处理,完成感应电磁辐射信号的处理。采用这种装置,既可分别独立探测空间3个相互垂直的电磁辐射信号,也可进行3维电磁辐射信号的综合探测。实测表明,系统具有很好的性能,其工作频率范围为100kHz~3GHz,电场感应灵敏度为0.1V/m。接口可以输出中心频率为36MHz,带宽为6MHz的电磁辐射信号,也可实时进行FFT等信号处理。     

基于嵌入式振动监测系统的设计与研究

设计了一种基于嵌入式的高准确度、高灵敏度、测量范围较大的振动监测系统。主要应用于目前无震动检测装置的电机,当发生故障时无法进行故障报警和定位。系统采用C8051F060实时采集数据,将数据传送给嵌入式系统(LPC2292)分析处理,从而达到机械振动状态的监测。介绍了系统采集和处理两方面的主要电路原理与设计,并简要分析了软件结构与设计。通过测试分析,该系统可以有效地监测和处理机械振动信号。     

高地应力软岩隧道大变形监测及支护优化

针对高地应力软岩隧道大变形问题,对中国西北地区某高速公路隧道围岩变形监测、钢拱架应力、围岩压力等项目进行现场监测,探讨不同施工阶段围岩的变形规律和受力特点,并通过数值模拟对不同钢架间距的围岩变形控制效果进行对比分析。结果表明:上台阶开挖阶段是围岩变形增长迅速的阶段,上台阶和中台阶开挖导致的围岩变形量占总变形量的70%;初期钢架主要以受压为主,上台阶及中台阶应力均大于下台阶应力,上台阶及中台阶的初期支护承担了更大的荷载,上台阶和中台阶应"快速通过,及时支护";施工时可采用"先让后抗"的方法,适当加大预留变形量以缓解初支压力,当围岩变形速率减缓时,可提前施做二衬;数值模拟表明当初期支护参数采用I22b工字钢,间距0. 75 m,加4 m长锁脚锚杆,可以经济有效地控制围岩变形。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

饱水与干燥状态下横观各向同性板岩蠕变特性

为研究水对横观各向同性板岩蠕变特性的影响,采用RYL-600微机控制岩石流变仪,以分级增量加载方式对饱水与干燥状态下具有横观各向同性特性的板岩进行蠕变试验.试验结果表明:饱水板岩试样和干燥板岩试样在蠕变试验中均出现瞬时弹性变形阶段、初始蠕变阶段、等速蠕变阶段及短暂的加速蠕变阶段.在相同加载条件下,饱水板岩试样的瞬时弹性模量小于干燥板岩试样的瞬时弹性模量.低应力状态下,饱水及干燥试样的蠕变速率都稳定,且相差不大;在高应力状态下,两种情况的蠕变速率都随载荷的增加而快速增长,且相差较大.饱水试样的破坏应力小于干燥试样的破坏应力,且随着层理角的增加都呈U形分布.     

成庄矿2218掘进工作面应力状态电磁辐射监测

利用电磁辐射技术,准确测试了采掘工作面前方和巷道两帮侧的应力区分布,确定和评价了煤体瓦斯预抽的合理封孔深度。     

加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律

基于自主研发的煤岩热流固耦合试验系统,在考虑实际开采方式的条件下,进行轴压升高和围压降低的加卸载试验,分析研究不同加卸载速率下原煤的力学特性和渗透演化规律.结果表明:加卸载过程中,轴向应力的加载速率越大,峰值应力附近的曲线平台越长,峰值应力、轴向应变和环向应变也越大,体应变则越小.不同加卸载速率比下含瓦斯煤变形模量均先迅速减小后缓慢减小,到破坏时再迅速降低,而后逐渐保持稳定趋势;在相同轴向应变时,加卸载速率比越小,煤样的变形模量越大.加卸载过程中,煤样的偏应力、渗透率与应变的关系可分为三个阶段:初始压密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段.加卸载速率比越小,煤样达到峰值应力时,含瓦斯煤的渗透率和体积变形越大.