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。     

移动式煤岩电磁辐射监测系统

针对煤岩动力灾害监测过程中电磁辐射信号具有很宽频带的特点,现有电磁辐射监测系统不能对电磁辐射信号连续波形采集与存储、造成监测信号部分信息丢失、可能漏检灾害前兆特征等问题,研制了移动式煤岩电磁辐射监测系统。系统采用32位高性能ARM处理器,能够对井下电磁辐射信号进行连续波形采集与存储;能够同步监测8路电磁辐射信号;采用RS458和CAN总线通信方式,对其他安全监测监控系统具有较好的兼容性。实验室与现场测试表明：系统工作稳定、可靠,能够对井下宽频电磁辐射信号进行连续波形采集与储存,在煤岩动力灾害预测预警中具有广泛的应用前景。     

深部开采煤岩动力灾害综合预警指标建立及效果考察

为解决现有煤岩动力灾害预警系统准确率低、易漏报等问题,根据煤岩弹塑脆性模型,建立基于电磁辐射、微震和声发射的煤岩动力灾害综合指标分级预警模型,采用自主研发的ZDKT-1煤岩动力灾害实验模拟系统预测平顶山矿区深部开采煤岩动力灾害危险性,对综合指标分级预警模型进行效果考察.测试结果表明,综合指标明显优于各单项指标,综合指标预测灾害危险率减小至39％,预测灾害危险准确率增大至71％,提高了预测预报的准确性和可靠性.     

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.     

基于WSN的煤岩动力灾害电磁辐射监测系统设计

设计了基于WSN的煤岩电磁辐射监测系统。该系统具有传感器无需布线、组网简单灵活及可靠性高等优点,能够连续监测井下煤岩电磁辐射,对提高煤岩动力灾害监测预警水平具有重要意义。     

煤岩冲击动力灾害连续监测预警理论与技术

为提高煤岩冲击动力灾害的监测预警效果,采用系统的理论研究和集成创新,完善了弹塑脆性突变模型,揭示了煤岩体损伤及冲击动力破坏特征与声发射、微震、电磁辐射等前兆信息的耦合关系,提出了煤岩体冲击破坏前兆信息辨识准则与监测原理,建立了煤岩冲击动力灾害的连续监测预警技术体系,即煤岩冲击动力灾害时间上从早期综合分析预测到实时监测预警,空间上从区域监测预警到局部监测预警、点验证的时空连续监测预警,并按无、弱、中、强4级对煤岩冲击危险进行分级预测预报。应用结果表明:该技术体系可较为有效地判别和预警煤岩冲击动力灾害危险,应用矿井降低煤岩冲击动力灾害显现71%。     

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。     

煤岩变形破坏电磁辐射规律及其应用研究

大量的理论研究和实验室研究成果证实,煤岩受载荷发生变形破坏的过程中,会以宽频带电磁波的形式向外界辐射电磁能。根据这种现象,研究煤岩受载电磁辐射的变化规律,特别是发生变形破坏前的电磁辐射特征和规律,对于预测预报煤岩动力灾害具有十分重要的意义。采用刚性材料实验机和声电测试装置,对煤岩变形破坏时所产生的声发射及电磁辐射信号进行了测定,试验和测试结果表明,试样发生变形破坏之前,电磁辐射强度呈小幅度上升波动,变形破坏前兆会产生突变;而声发射信号计数率的变化也表现出相似特性。依此规律,可以利用电磁辐射规律进行冲击地压预测预报和防治效果检验。     

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。     

煤岩动力灾害声发射预警判识方法的研究现状及趋势

煤岩动力灾害是矿山煤岩体在地应力和瓦斯作用下发生的一种具有动力效应和灾害后果的快速失稳现象,在灾害演化过程的孕育、激发、发展等阶段煤岩体产生破裂,会释放出声发射。通过对煤岩体破坏过程释放出的声发射信息进行监测分析,可以实现煤岩动力灾害的提前预警。基于岩石声发射技术在矿山工程应用的研究成果,系统总结了煤岩动力灾害预警的声发射判识方法的研究现状,指出了当前声发射技术在矿山应用中存在的主要问题,并对该技术的发展趋势进行了展望。     

煤体声发射与电磁辐射监测冲击矿压危险的应用研究

研究了煤体变形破坏过程中产生的声发射及电磁辐射信号特征,利用地音仪及电磁辐射仪对华丰煤矿四层煤冲击矿压危险进行监测,找出了冲击矿压发生前的声发射及电磁辐射规律,摸索出了四层煤的监测预报参数及预报指标,实现了工作面冲击危险的监测预报,应用效果较好。     

Removal of noises from electromagnetic radiation of coal or rock with EEMD-adaptive morphological filter

The electromagnetic radiation (EMR) signal collected by monitoring system during coal or rock dynamic disaster may be interferred easily by electromagnetic noises in mines. The noises have a direct influence on the recognition and analysis of the EMR signal features during the disaster. With the aim of removing these noises, an ensemble empirical mode decomposition (EEMD) adaptive morphological filter was proposed. From the result of the simulation and the experiment, it is shown that the method can restrain the random noise and white Gaussian noise mixed with EMR signal effectively. The filter is highly useful for improving the robustness of the coal or rock dynamic disaster monitoring system.     

煤岩破裂产生的冲击破坏及其探测技术

根据煤岩破裂产生的冲击破坏机理,提出了煤岩冲击破坏的弹塑脆性模型,并利用该模型分析如何进行冲击矿压危险性预测;介绍了声发射以及电磁辐射技术的机理和监测原理。     

波导器中声发射信号传播规律研究

声发射信号在波导器中的传播规律是声发射预测煤岩动力灾害技术的一个重要因素。根据声发射传播的相关理论,采用标准激震源法,考察了不同尺寸波导器中声发射响应情况,采用DEWE3010虚拟仪器系统分析了声发射信号时域波谱及频域谱变化规律等,在此基础上统计分析了波导器尺寸、波导器与煤岩块接触程度,以及波导器弯曲程度对声发射信号的事件数、事件及振幅变化率的影响。试验结果可为声发射预测煤岩动力灾害提供技术指导。     

孤岛工作面采动电磁辐射响应规律研究

梁北煤矿11061工作面是一个典型的孤岛工作面,且其他邻近工作面多次出现过动力灾害,因此,在111061工作面回采过程中,进行了电磁辐射监测,分析了回风巷、胶带运输巷和工作面回采初期和中后期的电磁辐射变化规律,发现回采初期电磁辐射水平整体较低,中后期工作面进入全孤岛开采,电磁辐射水平较高;电磁辐射随时间响应能明确反映周期来压过程,周期来压之前,电磁辐射持续升高,顶板断裂,压力释放,电磁辐射随之降低。     

大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压微震监测及防治措施

针对深部矿井冲击地压形成机理复杂造成其监测预警困难的现状,本文介绍了一种适用于大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压的多因素耦合监测及防治方法。首先通过数值模拟分析临空面超前区域应力分布时空演化特征;其次,分析了冲击前兆发生时微震监测、声发射电磁辐射监测以及支架阻力监测曲线的变化规律,判断超前区域存在冲击危险性后,现场采取大直径钻孔进行卸压。以巴彦高勒煤矿311305工作面为工程背景开展了该方法的现场实践,通过数值模拟计算临空工作面回采至300m附近时超前应力大小和应力集中系数远超正常值,结合回采过程中工作面超前区域微震监测、声电辐射强度强度曲线的变化特征和现场超前区域30m内的钻检结果,判定311305工作面回采至300m附近时具有强冲击危险性,现场采用110mm大直径钻孔进行卸压,有效降低了311305临空回采面"初次见方"时冲击地压的发生几率。     

含孔洞混凝土单轴压缩实验的声电信号特征

建立了含孔洞混凝土单轴压缩实验系统,通过分析含孔洞混凝土受载破裂过程的声电信号特征来揭示其破裂机理。实验发现含孔洞混凝土的破裂模式受骨料粒径和孔洞大小的影响,骨料越粗,声电信号发生突变的次数越多,孔洞越大,声电信号的峰值出现越早。材料声发射和电磁辐射水平与所受应力之间存在正相关耦合关系,但声发射与电磁辐射的变化并不完全同步。综合利用声发射和电磁辐射探测技术可以评价煤岩体的稳定性和预测预防岩爆的发生。     

煤岩破裂及其探测技术

在广泛参阅前人研究成果的基础上,阐述了煤岩破裂及其动力灾害的机理,介绍了声波、声发射、电磁辐射、地电和红外温度等技术在煤岩破裂探测方面的基本原理.总结了煤岩破裂探测技术在实验室及实际生产中的应用,分析了它们的优缺点以及需要改进或完善的方面.     

水对玄武岩破裂过程声发射及红外影响试验研究

为研究水对硬脆性岩石破裂的影响,采用玄武岩进行饱水、自然、干燥处理,开展单轴破坏试验。以美国Flir Therma CAM SC3000红外热像仪以及美国物理声学PCI-2型声发射监测系统为研究监测手段,开展水对玄武岩破坏过程的声发射以及红外影响试验的影响研究。结果表明:水对玄武岩破裂声发射及红外造成了一定的影响。含水率的提高,减少了玄武岩破裂过程中声发射平静期所占的相对时间,其中干燥、自然、饱水状态分别为9.44%、4.04%、3.76%。水的存在可以促进岩石破裂过程中的红外辐射现象。研究成果对于了解玄武岩在不同含水状态下受力灾变的声发射、红外特征具有重要理论意义,也为进行岩石灾变的预测预报奠定了实验基础,进而能为矿山灾害和岩石工程监测、预警提供理论指导与技术基础。