超临界CO2作用下不同煤厚煤岩体破裂过程声发射特性研究

将 CO２ 注入到深部地层的不可采煤层中,是 CO２ 长期封存的有效手段.但高温高压下达到超临界状态的 CO２会大幅劣化煤体力学性能.为研究超临界 CO２ 作用前后煤厚对 RCR(岩 煤 岩)组合体单轴压缩破裂过程声发射特性的影响,对煤岩组合体进行单轴压缩试验并进行声发射监测.研究结果表明:随煤厚的增加,组合体抗压强度、弹性模量、声发射峰值计数、能量及累积能量呈下降趋势,声发射累计计数呈上升趋势,能量积聚时间变久,破坏时发生的应变和所需时间不同程度增大;超临界 CO２ 浸泡后,不同煤厚组合体抗压强度、弹性模量、声发射峰值计数、累计计数、能量及累积能量降幅明显,破坏时发生的应变和所需时间不同程度减小;超临界 CO２ 作用后的组合体更易失稳,能量积聚时间变短.随着煤厚增加失稳趋势变大,但能量释放逐渐缓和.研究成果可为 CO２ 地质封存稳定性提供参考.     

声发射及CT在煤岩体裂纹扩展实验中的应用进展

声发射技术和CT扫描技术是监测煤岩体裂纹扩展的重要手段。概述了声发射及CT扫描实验在煤岩体领域的发展历程和应用现状。结合声发射技术与CT扫描实验的优点,提出声发射与CT相结合进行煤岩体实验的研究方向,以便于有效结合煤岩体内部裂纹变化情况进行煤岩体裂纹扩展机理的研究,为进一步研究煤矿冲击地压的发生机理提供理论依据。     

岩体声发射技术在露天采空区管理中的应用

通过岩体声发射仪对采空区上覆岩体进行的稳定性监测,可以为地采转露采采空区处理提供安全保障.实践证明了声发射技术在该工程中应用的可行性及优越性.     

岩体声发射监测定位系统方案的改进设计

针对现有岩体声发射监测定位系统在井下矿山应用中存在的测试线路多、易损坏问题 ,提出了改进方案 ,阐述了全新的系统结构及实现方式。该方案具有通道扩展性和监测实时性强、故障率低及中文界面显示等特点。     

岩体失稳过程中的声发射监测研究

对大红山铜矿岩样进行了单轴压缩和劈裂试验,研究岩样在加载过程中的声发射特征。同时,对该矿2个盘区进行了盘区顶板的声发射监测,探索岩体的破坏机理和预测破坏的方法。根据室内试验与1 a多的现场监测发现,室内岩样破坏过程中声发射特性与现场监测中出现的点柱垮落、采场顶板冒落现象的声发射参数规律相似。声发射活动从平静到剧增且维持较长时间的变化可视为岩体失稳的前兆信息之一。     

基于声发射技术的岩体稳定性实时监测系统的研究

提出了应用声发射技术对岩体稳定性进行监测,实现了24 h不间断的动态监测,为判断岩体失稳提供了依据,取得了较好的社会经济效益。     

岩体声发射传播衰减理论分析与试验研究

介绍了岩体介质中的应力波，根据弹性力学相关理论推导了岩体声发射传播的波动方程，分析了影响声发射波在岩体介质中传播时的衰减因素，实验验证了相关理论．现场试验表明，井下声发射具有突发性、随机性、波形变异性，煤体中声发射频率较低，有效接收范围为20～30m．     

煤试样巴西劈裂的声发射特征研究

基于细观损伤力学开发的RFPA2D数值模拟软件,分析了巴西劈裂试样的应力分布特征。利用微机控制试验机进行了煤试样的巴西劈裂试验,对煤巴西劈裂全过程中的声发射特征进行了研究。试验结果表明:声发射事件伴随整个煤试样劈裂过程,在不同的加载阶段有不同的声发射特征;随着载荷的增加,煤的应力场随时发生变化,从加载初期到破坏时,再到破坏后x轴方向拉应力经历了"不明显-最明显-不太明显"的过程;在煤试样将要破坏时拉应力达到峰值,证实了煤试样劈裂是受拉破坏,此时声发射事件最为明显。     

基于小波变换的岩体声发射源定位研究

为了对岩体声发射源进行定位,提出先用小波变换对声发射信号进行滤噪,从而使声发射信号的特征更明显,然后利用快速三维定位算法对声源进行比较准确的定位。多次实验表明,该方法有利于提高声发射信号判断的有效性,也使声源的定位更加快捷和准确。     

岩体声发射在内蒙古某金属矿山柱回收的应用

内蒙古某金属矿山900中段以上采空区的体积约为200×104m3,其中残留矿柱的矿量大约为10×104t,为了对资源安全有效地回收,采用岩体声发射来对采空区矿柱回收过程中进行地压监测.监测结果表明,在对采空区矿柱回收过程中出现的地压问题可以达到预警的目的,提高矿产资源的利用率.     

塑性煤与脆性煤破坏过程的声发射演化特征试验研究

在单轴压缩条件下,进行了塑性煤与脆性煤试件破坏过程声发射监测试验,研究两类煤破坏过程的声发射演化特征。试验结果表明:煤体破坏失稳过程中的声发射与煤体中的裂纹萌生、扩展、贯通等活动相对应,煤体的声发射演化特征与其破坏特征密切相关。塑性煤破坏过程的声发射事件率呈现"上升—峰值—下降"的演化规律;声发射事件率出现急速增大之后的稳步下降是煤体主破裂面即将贯通、煤体破坏失稳的前兆。脆性煤破坏过程的声发射事件率呈现"上升—峰值"的演化规律,声发射"下降"段不明显。研究结果可为煤体稳定性监测的声发射参数演化的解译、灾变判识准则的建立提供理论基础。     

声发射预测岩体破坏的试验研究与应用

通过对水泥砂浆试样在三点弯曲下变形破坏全过程与声发射(AE)关系的研究,获得了AE信号与应力σ、应变ε、位移S以及时间序列t的关系,探讨了声发射预告岩体破坏的可能性,实验结果表明,岩体在应力作用下裂纹的产生、扩展与破坏全过程与AE有较好的对应关系。现场实测结果也说明了声发射预告岩体破坏是可行的。     

煤岩体内结构改造的声发射实验研究

以水力致裂技术为基础进行声发射三维定位实验研究,从声发射监测结果可以看出声发射事件与水压致裂技术中水压力的变化密切相关,水压致裂过程中A、B、C、D 4点的声发射三维定位图也与实际致裂效果符合程度高。提出了声发射三维定位技术来监测研究矿山开采过程中煤岩体结构内部结构变化的新思路。     

煤单轴压缩破坏过程声发射特征分析

声发射是监测煤岩动力灾害的重要手段,为研究煤岩破坏过程中声发射特征,采集了煤岩单轴压缩破坏过程声发射信号,提取了声发射的振幅、振铃计数、事件数和能量等参数,分别使用线性拟合和幂函数拟合分析了声发射参数对应力水平变化规律。研究结果表明,声发射信号参数变化可以将煤样变形失稳破坏声发射分为4个阶段;声发射参数与应力状态的指数函数拟合效果优于线性拟合,声发射传统参数与应力状态满足非线性关系,事件数与应力水平相关性最好。研究结果对提高声发射在煤岩动力灾害预警中应用效果有着重要的意义。     

双轴压缩下饱和水对洞室岩体声发射的影响实验研究

通过含洞室体在双轴压缩状态下的声发射实验，搞清饱和水对洞室岩体声发射特性的影响，以便利用声发射规律预测岩爆和岩体失稳。     

岩体声发射智能监测设备及矿山安全预报技术

对岩体声发射智能监测设备进行了完善和改进研究,并且应用灰色系统理论,系统地分析和评估了评价岩体稳定性的声发射 参数及岩体冒顶临界值的确定方法;建立预测模型,对岩体冒顶的数列预测及矿山大规模灾害预测进行了探讨。实践证明,上述方法和采取的措施是切实可行的。     

深部岩体稳定性评价的声发射—压力耦合模式

以海沟金矿的大面积采空区为研究对象,将压力观测,声发射检测,位移观测等多种手段联合用于采空区围岩的稳定性监测,通过分析各种信息之间的耦合关系,得到了由压力和声发射联合表示的岩体稳定性评价的三种“判别模式”,即升压稳定模式,降压稳定模式和降压不稳定模式,实践表明,所得到的判别式利用了压力和声发射这两种普通信息之间的“耦合内涵,因而有着更好的可操作性,更宜于现场监测人员的理解和掌握。     

基于声发射监测的深部采场岩体稳定性分析

针对红透山铜矿岩爆、采场冒落等地压灾害频发现状,采用声发射监测技术对深部采场开采过程中的围岩稳定性进行了研究,着重分析了爆破开采后岩体恢复至稳定状态的时间和声发射空间分布特征.研究结果表明:爆破开采后,声发射数目突增至较高水平,随着时间的推移,逐渐下降;岩体恢复至稳定状态的时间和爆破距离呈线性关系;对于距离爆破作业较远的围岩(超过35m),声发射活动性在爆破后90 min内可以恢复较稳定状态;对于距离爆破作业较近的围岩(小于20m),声发射数恢复到稳定状态超过2 h;声发射定位事件主要在采场顶板和边墙集中,斜坡道内片帮现象比较严重.     

循环载荷作用下煤的力学性质及声发射特征演化规律

声发射是煤等脆性材料破坏过程中经常伴随的现象,可以通过研究煤的声发射规律掌握其损伤和裂隙的演化规律。借助三轴液电伺服加载系统和声发射测试系统,针对原煤试样,进行了循环加载实验,揭示了循环载荷作用下的煤力学性质和声发射演化特征。研究结果表明:多级加载疲劳试验中,循环载荷幅度相同的条件下,随着加载频率的减小,弹性模量降低30%～40%、不可逆塑性变形增加,说明煤样损伤及裂纹发展有时间效应;循环加卸载频率对于煤样内部原有的或新生的微裂纹扩展规律具有较大的影响;验证了声发射试验中的Kaiser效应和Felicity效应,发现煤的应力记忆特征、应变记忆特征具有Felicity效应,而且相对于应变记忆特征,应力记忆特征变化更加明显,说明煤的物性参数(应变)记忆能力相对好于状态参数(应力),更能准确地描述损伤。     

煤的直接拉伸力学特性及声发射特征试验研究

为探究直接拉伸荷载作用下煤岩力学特性和损伤演化特征,使用MTS815岩石力学测试系统及PCI-Ⅱ声发射测试系统,对原煤试件进行单轴直接拉伸和实时声发射测试,分析了煤的直接拉伸力学特性及声发射特征,建立了基于声发射的损伤模型。试验结果表明：因煤体孔隙裂纹分布差异,抗拉强度离散性明显,试件平均抗拉强度为0.66 MPa;随拉伸荷载持续作用,煤体损伤累积,试件峰后承载能力逐步下降,但仍保持一定的抗拉承载能力。煤体声发射事件在峰值应力区附近沿破坏面急剧增加和汇合,预示了宏观裂纹面的形成和煤体破坏的发生;峰后试件振铃计数率和声发射能率阶段性反复升降,试件破坏进程逐步推进;声发射测试可良好展示煤体直接拉伸荷载条件下损伤出现、发展和导致破坏的完整演化过程。