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。     

煤岩试样变形破坏声电效应试验研究

煤岩在载荷作用下变形破裂时,将会产生电磁辐射及声发射现象.测定电磁辐射及声发射规律进而评价冲击危险性对于防治冲击矿压灾害具有重要的意义.     

煤受载破坏声电信号波形持续时间特征研究

为探究煤样受载破坏时声电信号持续时长规律,对不同加载速率下煤样单轴加载破坏过程声电信号进行了全波形同步采集,对比分析了煤样破坏过程声电信号时序特征及完全破坏阶段的声发射与电磁辐射的波形特征与持续时长。结果表明:煤样单轴加载破坏过程,声电信号响应有较好的协同性,加载速率越大,主破坏时产生的声电信号更为密集且强度更高;声电信号随加载具有阶段性变化特征,压密与弹性阶段无明显声电信号,加速破坏阶段声电信号逐渐丰富且幅值升高,完全破坏阶段声电信号幅值在主破坏发生时达到最大,并在峰后同步衰减;不同加载速率下煤样主破裂时声电信号持续时长在毫秒级,声发射持续时长明显大于电磁辐射,约为其2-3倍,随加载速率增大,二者持续时长均明显增加,且倍数随加载速率增加而增大。     

单轴压缩下煤岩损伤演化及声发射特性研究

声发射是研究煤岩损伤演化的重要手段,通过开展煤岩单轴压缩声发射试验,分析了其微观裂纹演化规律,结果表明：(1)煤岩损伤演化前期为压剪破坏,后期为竖向和剪切组合破坏;当声发射参数RA（上升时间/振幅）与AF（平均频率）比例为1:70时,煤岩剪切裂纹占比大于拉伸裂纹,两者相差6.4%。(2)通过RFPA数值模拟,煤岩破坏前期主要为压剪破坏,后期拉伸破坏线性增长,压剪破坏线性减小,最终压剪破坏累计声发射事件数大于拉伸破坏,两者相差6.1%。(3)对比室内试验与数值模拟,验证了模拟结果的可靠性,为煤岩稳定性监测预警提供一定参考。     

单轴压缩条件下冲击煤岩声发射特性实验研究

为了更深入地了解具有冲击倾向性煤体声发射特性,利用RMT150B试验机对冲击煤体在单轴压缩条件下全过程声发射特性进行研究,得出煤岩体破坏时应力、声发射特性参数之间随时间的变化曲线,并将整个过程分为5个阶段。研究发现声发射参数在试样屈服阶段出现了"平静期",标志煤样破坏前兆。通过比较不同弹性模量试样的声发射特性,发现随着弹性模量的增加,声发射特性的平均水平越高。煤岩在加、卸载时,当加载至弹性阶段时卸载,煤样在压密阶段的声发射信号比相对应的卸载阶段明显要强,而在弹性阶段声发射基本相同。当加载至屈服阶段时卸载,声发射在整个加载阶段都要比卸载时强,且越接近临界载荷卸载越明显。     

不同组合方式煤岩组合体强度及声发射特征分析

为研究不同高度比的煤岩组合体在不同组合方式下力学特性和声发射特征,利用RFPA2D数值模拟软件对煤岩组合体进行模拟研究。试验结果表明:组合体的单轴抗压强度随煤样在组合体中占比的增大而减小;岩样与煤样的高度比对声发射能量产生显著影响,组合体中岩样高度所占比例越高,声发射信号越强,其产生的声发射能量也越多;在煤岩高度比相同的情况下,不同的组合方式也会对强度产生影响,组合体强度由大到小的组合方式依次为煤-岩、岩-煤、岩-煤-岩;此外,通过组合体声发射特征分析可知,组合体产生的声发射能量与其抗压强度的大小成正比,即抗压强度越大其产生的声发射能量也越大。     

饱和含水煤岩单轴压缩条件下的声发射特征

为了模拟研究煤储层的压裂特征,进行了饱和含水煤岩单轴压缩破裂实验以及声发射测试。结果表明：饱和含水煤岩在单轴压缩条件下首先产生变形,然后出现裂隙,直到最后破坏。根据声发射和应力－应变曲线特征将煤岩压裂过程分为迸裂型、破裂型和稳定型三大类。煤岩压裂过程受试件取样方向影响,当试件轴向平行面割理时,破裂过程出现迸裂型、破裂型,而无稳定型;当试件轴向垂直面割理时,破裂过程出现破裂型、稳定型,而无迸裂型。     

尺寸与形状效应下煤岩组合体力学特性与声发射特征分析北大核心

为研究尺寸与形状效应下煤岩组合体力学特性和声发射特征的影响规律,对不同尺寸、不同形状的煤岩组合体试件进行单轴压缩试验,利用声发射系统记录不同承载阶段试件内部声发射的振铃计数和能量演化。结果表明:煤岩组合体的强度介于纯煤、纯岩两者的强度之间,纯岩、纯煤、煤岩组合体试件的峰值强度分别为30.3、5.7、9.7 MPa;圆柱组合体和立方组合体的峰值强度都随着宽高比的减小而不断降低,最大降幅分别为52.68%、59.21%;试件声发射振铃计数与能量表现出一致的规律性,均表现出与试件应力同步变化的趋势;圆柱组合体最大振铃计数的出现提前于最大应力值的出现,而立方组合体最大振铃计数滞后于最大应力值的出现。     

滚刀破碎煤岩机理的声发射研究

应用声发射测试方法研究滚刀破岩机理，试验中采用了先进的声发射测试系统（ＡＥＴ－５５００），介绍了试验、测试方法，并对试验结果进行了分析。     

岩石声发射Kaiser效应研究现状及展望

由于原岩应力现场测量存在着施工困难、测量过程复杂、测量环境要求高等问题,通常只能利用较少的现场测量点获取地下空间区域的原岩应力信息,岩石力学与工程界一直在寻求相对简便易行的原岩应力测量方法.其中,岩石声发射Kaiser效应是一种可以在室内测量原岩应力的重要方法.岩石声发射Kaiser效应已有超过半个世纪的研究历程,至今...     

切削用量对刀具声发射特性影响的研究

声发射是材料受到内力或外力作用而产生变形或断裂时,以弹性波的形式释放能量的现象,在车削过程中产生大量声发射。分析在切削过程中声发射信号的产生机理,利用SAEU2S声发射检测系统对车削过程进行动态检测。对同种材料进行切削,设置不同的主轴转速、进给量、背吃刀量,探究车削过程中声发射特性变化情况。分析结果发现随着主轴转速增加声发射现象增多,而进给量的增加声发射现象却在减少。在保证加工效率的情况下,适当减小主轴转速增加进给量,可以达到保护车刀的效果。     

受载岩土破裂过程声发射及数值模拟试验

为利用声发射技术评估岩土稳定性,采用试验和数值模拟方法研究了重庆黄泥包岩土单轴压缩及劈裂过程声发射特征。研究结果表明:岩土在单轴压缩及劈裂破坏过程中均有声发射产生,与压力对应良好;均匀受载时,岩土产生的声发射呈稳态发展趋势;微破裂处,声发射有明显响应;压力峰值处,出现声发射极值。数值模拟岩土单轴压缩破坏过程呈脆性破坏,裂纹扩展从强度较弱的单元开始,逐渐贯穿形成45°主裂纹;声发射信号与应力对应良好。数值模拟岩土单轴压缩破坏过程及声发射与试验结果接近,有助于深入了解岩土损伤过程的声发射特征。     

有岩爆倾向岩石的声发射特征试验研究

在一次循环加卸载条件下,通过对有岩爆倾向的石英闪长岩破坏过程的声发射试验,研究了声发射事件数(AE数)、能量、事件率、能率与应变、时间的关系以及AE信号的频谱特征。试验结果表明：岩石经历了初始压密段和非弹性塑性破坏段2个阶段。卸载条件比初始加载条件下的声发射活动要强烈,卸载作用进一步促进了岩石非稳定性破坏;岩石在发生破坏前,AE率与能率突然急剧增大;在加载-卸载-加载过程中,声发射活动的主频表现出了先低频再中频,最后到高频并伴随次高出现的这样一个发展过程;这为此类岩体的岩爆预报提供了一定的依据。     

关于采空区声发射传感器布置优化的研究

为了确保新平鲁电矿业自走铁矿生产安全,将声发射监测技术应用于该矿地压监测项目,以井下1530至1580中段的采空区为主要研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件对1530~1580中段的部分采空区进行模拟,找出应力集中、安全系数小、位移较大的危险性区域布置射声发射监测点,实现声发射网络的优化布置。综合考虑声发射传感器的监测范围以及容易受到的外界干扰因素后,确定将声发射传感器布置在这些危险性较大的区域周围关键的矿柱或者边帮围岩中效果最佳。     

微震 地音数据综合分析法初探

随着波兰EMAG公司生产的ARAMIS M/E微震监测系统和ARES-5/E地音监测系统的不断推广应用,相关知识和经验的逐渐积累,研究发现对ARAMIS M/E微震监测系统和ARES-5/E地音监测系统的监测数据进行综合处理,结合两者的优点,最终得到的分析结果更有利于指导矿井主要采动影响区域的冲击矿压防治工作。     

岩石端部效应对其声发射影响的数值模拟研究

利用数值分析软件RFPA2D对5种不同端部条件下的岩石试样进行了数值模拟研究,讨论了垫板和岩样弹性模量不同比值下,端部效应和声发射之间的关系,得出了声发射的时间序列特征和空间分布的规律:EP/Es<1,有数次高频度声发射出现,声发射主要分布在试样的两个端部,中部出现较少;EP/Es=1,仅有一次高频度的声发射出现,声发射主要随机均匀地分布在试样中;EP/Es>1,有多次高频度的声发射出现,声发射主要分布在试样的中部。这些特征和规律为利用压力机做实验时,尽量避免岩石试样破裂过程受垫板干扰提供了很好的参考依据。     

含瓦斯煤体水力压裂过程中声发射损伤效应的数值模拟研究

为了研究煤体水力压裂过程中声发射特征并分析其演化规律,利用具有固液耦合分析功能的有限元软件RFPA2D,创建渗流-应力-损伤耦合模型,对含瓦斯煤体水力压裂过程进行了数值模拟,结果表明:在水力压裂过程中,煤体内部出现声发射现象,声发射事件与煤体内部损伤破坏直接相关,声发射累积量可以反映煤体损伤破坏程度与煤体渗透性变化。通过实时监测水力压裂过程中声发射事件、累积量的演化特征,从整体上反映煤体内部渗透性变化与损伤破坏情况,为声发射监测技术在煤体水力压裂效果评价应用方面提供一定指导。     

齿轮裂纹声发射检测模拟实验研究

提出了一种齿轮裂纹声发射检测模拟实验方案,设计了一套齿轮齿牙承载实验装置,构建了声发射检测系统,进行了实验过程中噪声干扰和消噪方法分析。应用小波包技术有效地提取了齿轮裂纹扩展声发射信号特征,并采用软解调技术进行了声发射源的识别。     

基于R型聚类分析的声发射特征参数指标相关性研究

不同的声发射特征参数指标常存在一定的相关性,通过研究相关联指标并对其分类,可在矿井异常信息预判时对不同类别中的敏感指标进行重点分析,以提高判识效率及准确性。基于平煤十矿己15-24080工作面声发射监测数据,采用R型聚类方法对该工作面声发射指标进行分析,应用SPSS软件得出相关系数矩阵及变量的分类树形图。结果表明:声发射特征参数中的能量指标与信号持续时间、信号上升时间相关性较大,将其归为一类;振铃计数指标与最大振幅指标为一类。结合平煤十矿实际,可主要采用能量与振铃计数指标对工作面异常信息进行实时判识。