煤岩电磁辐射技术研究及其应用

电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新的平衡的结果。综述煤岩的电磁辐射技术的研究及其应用,包括煤岩受载产生的电磁辐射与应力和变形破裂程度的关系、电磁辐射的原理等研究,以及电磁辐射技术在煤岩冲击地压灾害预测方面的研究和应用。     

基于ANN的煤岩破坏电磁辐射预测研究

以自适应神经网络的基本原理和实现步骤为基础,研究了煤岩变形破裂过程电磁辐射自适应神经网络预测的原理及特点,将电磁辐射自适应神经网络模型应用于煤岩变形破裂过程声发射和电磁辐射序列的预测。研究结果表明,采用神经网络可以有效预测电磁辐射和声发射信号,为判定煤岩变形破裂状态提供依据。     

成庄矿煤岩破坏电磁辐射特性及其应用研究

利用电磁辐射信号采集试验系统,研究了晋煤集团成庄矿煤岩在单轴压缩、拉伸、剪切破坏条件下的电磁辐射和声发射特性。试验结果表明,煤岩变形破坏过程中有电磁辐射信号产生,受载煤岩产生的电磁辐射与变形破裂过程紧密相关,基本成正比关系;经过与同步测试的声发射信号相比,发现电磁辐射信号更丰富。现场利用煤岩破坏的电磁辐射监测技术可以定量研究工作面推进基本顶来压、顶板周期来压的动态变化规律。     

煤岩流变电磁辐射耦合理论研究

煤岩是一种流变介质,大量的实验研究表明煤岩受载能够产生电磁辐射。在煤岩流变及煤岩受载与电磁辐射对应规律的研究基础上,提出了煤岩流变电磁辐射耦合理论,并给出煤岩流变电磁辐射耦合方程,最后提出了流变参数选取方法及煤岩流变电磁辐射耦合方程的计算方法。为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。     

单轴循环加载煤岩电磁辐射规律实验研究

研究了循环加载条件下煤岩受载破坏过程的电磁辐射变化特征规律,并分析了其产生的机理。研究结果表明:煤岩单轴循环加载过程中,电磁辐射信号参量变化随着循环载荷的增加基本上呈线性增大;在加卸载过程中,电磁辐射信号参量随着加载载荷的增大而增大大,且随着卸载的进行而逐渐变小,产生此现象的原因是煤岩受载破坏过程中微裂纹的演化及煤岩基质之间的相互摩擦作用。     

煤岩受载变形破坏声电信号时域特征的实验

受载煤岩变形破坏会产生声发射和电磁辐射信号,利用声电信号前兆在时间上和空间上的变化特征可以预警由大范围煤岩失稳引起的煤岩动力灾害。如何将声电信号的时域特征与煤岩变形破坏过程联系起来,关系到煤岩动力灾害声电预警的效果。利用煤岩单轴压缩变形破坏声电效应实验系统,测试了单轴压缩条件下煤岩试样变形破坏过程的电磁辐射和声发射信号,统计并分析了不同加载阶段电磁辐射和声发射信号的能量、脉冲等参数的变化特征。研究结果表明,受载煤岩声发射和电磁辐射的脉冲数和能量值均具有良好的时域特征;煤样的声电信号随着加载时间的进行而增大,在破坏阶段达到最大值;岩样的声发射信号在破坏阶段达到峰值而电磁辐射信号在弹塑性阶段达到峰值。     

煤岩电磁辐射理论与技术新进展

煤炭作为我国重要的基础能源和工业原料,其安全开采是保障国家能源安全、支撑经济社会稳定发展的关键。随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭,深部开采逐渐成为我国煤炭资源开发新常态,煤岩动力灾害风险随之攀升,严重制约煤炭安全高效开采,对我国煤炭工业可持续发展造成了恶劣的社会负面影响。准确可靠的监测手段是进行煤岩动力灾害防治的必要前提,地球物理监测预警方法通过感知煤岩变形破坏过程中释放的声、电、磁等物理信号来反演煤岩体的损伤破坏状态,已被广泛应用于煤岩动力灾害预警中。其中电磁辐射监测法具有非接触、无损、实时、前兆性强等优势,适用于矿山信息化智能化发展要求。因此,大力推动电磁辐射监测技术的发展,对于煤岩动力灾害防治具有重要意义,可为智慧矿山建设提供重要的技术支持。围绕试验现象、机理模型、技术方法3个方面对电磁辐射理论与技术研究成果进行综述,回顾了电磁辐射现象的发现过程,分析了电磁辐射信号特征、影响因素、力电耦合效应等煤岩电磁辐射特征规律,根据典型电磁辐射机理模型与应力作用、裂纹扩展过程的相关性进行了分类评述,并对现有煤岩电磁辐射监测预警装备及技术方法进行了简要介绍。在此基础上,详细阐述了近年来在煤岩电磁辐射...     

煤岩电磁辐射磁棒天线性能试验

针对煤矿井下监测到的煤岩电磁辐射信号能量较低的特点,设计了灵敏度较高的低频磁棒天线,并对其性能进行了试验室测试。试验确定了磁棒天线的有效接收频带,并推导了特定频率下的衰减方程,验证了磁棒天线的定向接收能力,得到最佳的接收方向。结果表明:煤岩电磁磁棒天线有最佳的接收频带、最佳的接收方位、对不同的频率的煤岩电磁信号有着不同的衰减系数,为电磁辐射法预测煤岩动动力灾害提供理论支持。     

电磁辐射实时监测煤与瓦斯突出在煤矿的应用

煤岩动力灾害过程中会产生电磁辐射,利用电磁辐射监测煤与瓦斯突出是一种新兴的技术方法.用KBD7煤岩动力灾害电磁辐射监测仪在淮南矿区对煤与瓦斯突出进行了实时监测,实现了对煤与瓦斯突出的实时监测预报.     

非常温下煤岩样声发射及电磁辐射研究

利用煤岩升温变形破坏声电效应实验系统,对不同煤岩样在升温破裂时的声发射、电磁辐射信号进行测试,分析得出煤岩样的声发射和电磁辐射信号在加热升温过程中的变化规律,并且对电磁辐射在相同频率不同位置下的变化规律进行测试。研究结果表明,在加热升温过程中,煤岩样都会发出声发射和电磁辐射信号;煤岩所产生的声发射信号会出现先增大后减小的变化规律,而电磁辐射信号会随着温度的变化而变化,其变化趋势和温度的变化趋势大致相同。     

冲击矿压工作面卸压巷卸压法探讨

介绍了卸压巷的卸压原理以及冲击危险面常用的一些卸压解危方法。通过将卸压巷卸压法应用于冲击矿压工作面,并在现场采用电磁辐射技术对其卸压效果进行了检验,说明采用卸压巷能够对冲击矿压工作面起到比较好的卸压效果,为冲击矿压的防治提供了一种可行措施。     

某矿孤岛工作面冲击危险分析及其监测

孤岛工作面及其周围巷道附近应力集中程度高,顶板运动剧烈,再加上地质构造的影响,采深较大时,冲击危险程度就很高,很容易引发冲击矿压。文章就是在分析孤岛工作面覆岩运动和煤岩体支承压力的基础之上,对某矿23上07孤岛工作面进行冲击危险分析,划定可能存在冲击矿压的危险区域,提出早期预报;然后通过电磁辐射和钻屑法的监测进行及时预报,并根据预报结果采取相应的防治措施。     

电磁调速电牵引采煤机制动运行的分析与应用

邢台矿区大倾角工作面采煤机下行与制动力的关系，电磁调速电牵引采煤机制动运行的特点，并说明了电磁调速采煤机制动运行方式和使用情况。     

煤层电性参数测试及其与煤岩特性关系的研究

试验利用实验室测试、现场实测手段，进行了大量参数测试，并对煤岩层电性参数进行了研究，研究了煤的变质程度、煤岩组分、湿度、温度、频率、瓦斯压力等对电性参数的影响及各向异性问题，并指出与电磁法勘探最密切的电性参数是煤岩层电阻率、相对介电常数和煤层对电磁波吸收系数。     

煤矿井下电机车电磁干扰问题探讨

数值预测是煤矿井下电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)分析的难点问题.针对煤矿井下架线电机车在巷道运行时具有时变、非线性等特点,研究了煤矿井下电机车的电磁干扰特性,提出了电磁兼容分析的有限元法(FEM)分析模型,并利用二维Ansoft Maxwell软件进行仿真测试.结果表明,FEM模型计算与二维Ansoft Maxwell的仿真结果吻合较好,验证了FEM模型在处理非线性、瞬态问题上的有效性.该结果对预估分析煤矿井下设备的电磁干扰问题有实际意义.     

矿井瞬变电磁法在探测顶板老空区中的应用

以巷道掘进头超前探测顶板上层煤采空区为例,通过采用矿井瞬变电磁法超前探测技术,在巷道掘进头进行超前数据采集,进行数据处理、反演计算等,形成巷道掘进头顶板视电阻率剖面图,解释了巷道掘进头上层煤采空区的范围和位置特征,该超前探测方法拓展了超前探测的范围,建立了一套适合煤矿采掘过程中超前全方位探测的技术方法.结果表明:矿井瞬变电磁法拓展了传统矿井物探方法的探测范围,实现了矿井全方位的超前探测,不仅能探测前方,对顶、底板以及侧帮都有较好的探测效果;矿井瞬变电磁法不仅可以反演形成剖面图,还可以形成不同探测角度的顺层切片图,实现了多角度立体探测.     

基于钻孔电磁辐射法的爆破卸压效果检验方法

分析了煤岩体电磁辐射信号与受载应力的关系,研究了工作面前方煤岩体电磁辐射分布规律,由此提出了爆破卸压效果检验的钻孔电磁辐射法;并通过河南神火集团梁北矿11061工作面薄煤区爆破卸压效果进行了现场验证。研究表明：工作面电磁辐射强度、脉冲与围岩应力状态具有良好的相关性;电磁辐射信号能有效地反映工作面前方煤体应力分布及转移情况;钻孔电磁辐射法能够检验爆破卸压效果,为爆破卸压效果检验提供了一种新的方法。