煤巷掘进突出危险声发射监测效果考察与应用

为提升煤巷掘进突出危险监测效果的可靠性与准确性,弥补煤巷掘进过程有效监测技术手段的不足,以小屯煤矿16_中13运输巷掘进工作面为试验地点,通过搭建声发射监测系统,研究了系统预警指标与日常突出预测指标、瓦斯涌出、巷道揭露地质情况等的相关关系,并对煤巷掘进突出危险声发射监测技术的应用效果进行了考察。结果表明：系统监测工艺实现了突出危险随掘监测预警,确保煤巷高效连续掘进;以声发射能量特征参数趋势判识指标K_en为预警指标的临界值1.5是合理准确的,监测系统可超前4～6 m发出预警信息,与实际情况相符,监测效果可靠。该系统可应用于煤巷掘进突出危险性监测预警领域,为突出矿井煤巷安全高效掘进提供一种有效监测手段。     

声发射技术在日本煤矿安全方面的应用

近年来在北海道的几个煤矿,试验性地监测了在掘进工作面前方或钻孔过程中发生的声发射活动,以便预测煤与瓦斯突出或岩石与瓦斯突出的危险.根据这些观测结果得知,在突出前,掘进巷道放炮后的声发射活动有显著地增加和减少.这一特殊的破碎活动表明有可能早期检测到突出危险的状态.另一方面,在应力集中或地质破坏带,由于超前钻孔引起的声发射活动也局部地增加.特别是相对于声发射活动钻粉量排出的滞后现象,可以作为在掘进巷道之前判断突出危险性的一个有用信息.     

声发射技术在煤与瓦斯突出预测中的应用研究

针对新义煤矿采用常规手段预测工作面突出危险不可靠的问题,分析了煤与瓦斯动力灾害特征,采用声发射连续预测技术对煤与瓦斯突出进行了现场监测,分析得出声发射信号指标与异常动力现象的对应关系,确定了合理的工作面灾害危险性判识预警特征参数,给出声发射预测敏感指标临界值。将声发射的指标结合其他指标在新义煤矿进行了综合验证应用,结果表明,利用声发射技术可以更为准确地超前预报以地应力为主导的煤岩动力灾害。     

煤与瓦斯突出光纤传感预测技术

煤与瓦斯突出光纤传感监测技术,全光纤设计,利用光纤声发射传感器、光纤瓦斯传感器、光纤风速传感器、光纤温度传感器组成多参数监测系统,建立突出危险综合判据指标,在煤与瓦斯突出关键部位进行监测,具有传统技术不可比拟的优势。     

煤岩试样声发射活动的实验室研究——单轴压缩过程中声发射的测试与分析

<正> 一、前言煤岩在受压力和破坏过程中声发射活动的特征动态地反映了其在矿山压力、瓦斯和煤岩力学性能综合作用下的稳定状态,提供了与突出危险程度有关的前兆信息,因此,利用声发射可以在不影响工作面正常作业的情况下对整个矿井危险工作面进行实时、集中监测。煤岩声发射的实验室研究,旨在寻找煤岩在单轴压缩情况下内部结构的变化及变形、破裂、破坏全过程的声发射规律,从     

玉溪煤矿1301运输巷煤与瓦斯突出演化分析及监测技术试验

为对玉溪煤矿1301运输巷掘进过程中煤与瓦斯突出事故进行有效预测,结合巷道地质及瓦斯赋存情况,提出采用声发射瓦斯监测技术,通过数值模拟方法确定了掘进工作面声发射信号监测的主要区域为掘进工作面前方0~10 m,并通过试验确定了声发射强度的预警系数,现场应用结果表明:声发射监测监控期间,掘进工作面出现9次煤与瓦斯突出事故,声发射监测系统均有较好的响应。     

一起顶板断裂诱发冲击地压的声发射效应

峻德煤矿某工作面在8月30日发生一次强冲击显现,通过分析声发射监测的数据,得出声发射在回采期间冲击前兆的变化规律。声发射与岩石断裂有密切联系,能监测煤层顶板诱发的冲击地压。研究表明:声发射活动值和能量值的变化趋势能够反映工作面的冲级矿压危险程度,当其值稳定在一个数值附近时,工作面处于安全状态,当数值突然升高或者降低时,工作面处于危险状态。研究结论为煤矿利用声发射监测系统对冲击矿压进行预警提供了一定依据和参考。     

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。     

煤与瓦斯突出监测预测技术研究

煤与瓦斯突出作为典型的煤岩动力灾害,其发生的突然性和剧烈的破坏性对煤矿生产安全构成极大的威胁,对其监测预测技术进行研究具有重要的意义。对煤矿煤与瓦斯突出监测预测方法的研究现状进行了论述及分析,声发射技术日益成为煤与瓦斯突出监测预测最有效和最有潜力的监测方法。利用声发射监测技术对变形破裂剧烈区域进行定位,做到对煤与瓦斯突出灾害准确预测。     

突出煤层防突预警技术研究与应用

为了更好地对突出危险工作面进行预警，平煤股份十矿在回采前采用瓦斯地质分析、无线电坑透、矿山CT探测等技术对工作面突出危险区域进行划分，同时在回采期间采用声发射预警技术对突出危险性进行预测的综合预警技术。通过现场试验表明，声发射信号变化与工作面出现的动力现象、瓦斯涌出异常、顶板活动等有着良好的对应关系，且声发射信号变化能够超前反映工作面可能发生的异常情况。综合应用结果表明，综合预警技术可为采取有效的针对性的灾害防治措施及工作面的安全回采起到指导作用，并进一步为类似条件下突出灾害的预测与防治提供新的技术手段和方法。     

声发射率和能率在岩石失稳破坏预测中的应用

岩石声发射率和能率是反映岩石破坏的重要参数,但是,目前利用岩石声发射参数进行岩石失稳破坏预测的研究大多采用声发射率而较少利用声发射能率。为此,采用某矿石灰岩的单轴压缩试验声发射活动参数,首先对岩石破坏前声发射率和能率的突增现象进行了描述,并对声发射率和能率的关系进行了研究,发现声发射率和能率有较好的一致性。然后,运用突变理论对上述声发射率和能率建立了岩石失稳破坏的突变预测模型,通过这2种参数的突变判定法则对比分析,结果表明,声发射率和能率的突变模型都能较好地预测岩石失稳破坏。     

岩石循环加载和分级加载损伤破坏声发射实验研究

对循环加载和分级加载条件下岩石损伤破坏全过程的声发射规律和频谱特性进行了研究。结果表明,声发射与载荷变化或岩体变形破裂密切相关。循环加载过程中当载荷超过前期最大值时声发射信号增强,卸载阶段声发射信号随卸载过程逐渐减少,岩石的应力记忆特性具有明显的Felicity效应。分级加载时,当应力增加时声发射信号明显增多,应力稳定在低水平时基本不产生声发射信号;在高水平时,由于岩石内部损伤程度高,有零星声发射信号产生。岩石加载初期声发射主频较低,卸载阶段主频先增高后降低,恒载阶段主频最低,破裂阶段主频增高且主频带变宽,并出现次主频现象。     

不同应力速率下含水煤岩声发射信号特性

对不同应力速率下含水煤岩声发射频谱特性进行了实验和分析.结果表明,在煤岩的受载变形破裂过程中声发射是阵发性的,其声发射的频率特性较为单一.煤岩含水量的不同,对其声发射特性有一定影响.具体表现为对声发射强度的影响.含水量较大的煤岩较之含水量小的在声发射强度上略低.应力速率大时,声发射主要集中在煤岩破裂前的一段时间内;应力速率小时,煤岩破裂前的声发射较应力速率大时变少.在应力速率提高后,声发射在频次和幅度上有很明显的增加.     

深井巷道围岩体声波特性及其规律

为掌握深井巷道松动圈的范围及松动圈内岩石破损程度的变化规律,对云南会泽铅锌矿950 m深井巷道进行现场声波测试。测试结果表明：不同的岩性,具有不同的声波特性,在松动圈范围内,岩体声波特性变化趋势一致;与上部测试结果相比较,松动圈的范围明显增加。在7种不同岩性的巷道围岩中,布置了10个测孔,应用单孔法进行声波测试,并对测试结果进行拟合,获得了深井巷道围岩松动圈范围内声波速度变化规律的数学表达式。为深部岩体的声波特性研究提供可靠的参考依据。     

单轴压缩下的岩石声发射及其分维特征

通过对几种岩样破裂时声发射数据的分析,研究了声发射参数之间的相互关系,发现岩石本构关系与岩石的声发射之间存在的一种必然联系。通过多种试验参数的图形拟合,分析了声发射活动的规律。将求得的分维和声发射参数随时间的变化曲线进行了对照,结果表明,分维和声发射参数随时间的变化趋势存在相关性。分形维数不仅可以表征声发射的频度,而且分维最小值往往预示着一个大破裂的发生。     

大功率声波作用下煤层气吸附特性及其模型

利用声波的机械振动效应、热效应和空化效应,自行设计了大功率声波作用下甲烷吸附/解吸实验装置,实验研究了不同声强、不同频率的声波作用下不同煤样对甲烷的吸附特性。实验结果表明,不加声波与加声波条件下煤吸附甲烷的规律相同,而声波作用下煤对甲烷吸附的能力降低,且煤吸附甲烷量随声强的增大而降低;应用Langmuir方程、D-R方程、Freundlich方程、BET方程对实验数据进行拟合,得出:Langmuir模型和D-R模型能较好地反映煤吸附甲烷规律,且吸附模型参数a,K',Qm,Qn减小,且与声强J呈线性递减关系。在现有吸附模型的基础上,引入声强J参数,通过修正,建立了声波作用下煤对甲烷的吸附模型,并确定了模型参数的数值分析求解方法。     

不同含水率条件下煤与瓦斯突出的声发射特性

采用自主研发的大型煤与瓦斯突出物理模拟试验台和美国物理声学公司PAC(physical acoustic corporation)生产的PCI-2声发射测试分析系统进行了不同含水率条件下煤与瓦斯突出物理模拟试验,对突出过程中的声发射特性进行了分析。结果表明：在瓦斯压力相同的条件下,突出过程产生的声发射事件计数率和累计计数随含水率的升高而降低,且瓦斯压力较低时,声发射事件对煤体含水率变化更为敏感;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件能量率和累计能量均随含水率的升高而降低;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件的最大幅值、高幅值事件的计数率等都随含水率的升高而降低,且声发射事件计数的集中区域有从大幅值向小幅值转移的趋势;在含水率相同的条件下,突出过程高能量、高幅值的声发射事件总数随瓦斯压力升高而增大。     

岩石声发射信号处理小波基选择的研究

针对岩石声发射信号处理和分析时小波基选择存在的问题,在详细分析岩石声发射信号特点的基础上,总结了适合于岩石声发射信号分析和处理的小波基应具有的特点,并在理论上归纳出Daubechies小波族中的Db4小波基能满足岩石声发射信号处理的要求。以处理后的工程实际岩石声发射信号为基准信号并加入白噪声,利用相关分析对小波变换前后的信号进行分析,结果表明,Daubechies小波族中的Db4是进行岩石声发射信号处理的合适小波基,从而为利用小波分析理论进行岩石声发射信号处理以及准确地找出岩石的Kaiser点奠定了一定的基础。     

单轴压缩下某弱胶结砂岩声发射特征及破坏形式

为研究小纪汗煤矿弱胶结砂岩的声发射特征和破坏形式,对取自该矿的砂岩试件开展单轴压缩试验,并进行声发射监测。试验表明：对6个试件的声发射特征曲线归纳为崩裂型和破裂型2种,前者在弹性阶段和微裂隙稳定发展阶段声发射活动较少,屈服阶段后期至破坏前声发射活动骤增,破坏后仍有部分声发射活动;后者弹性阶段和微裂隙稳定发展阶段声发射活动强于前者,屈服阶段声发射活动出现大幅阶梯增长（至峰值）,峰值前有声发射平静期。试件破坏形式,可分为X型共轭破坏和单斜面剪切破坏2种,前者对应崩裂型曲线,试件强度较大;后者对应破裂型曲线,试件强度较小。研究结论对高强度开采条件下顶板变形失稳的预测具有指导意义。     

红砂岩变形演化及声发射主频特征实验研究

以声发射系统和数字散斑相关方法作为实验观测手段,开展红砂岩试件变形场演化及声发射主频特征实验研究。通过单轴加载方式,对一种红砂岩试件加载全过程中的变形场演化、声发射主频信息进行分析,研究红砂岩试件变形场演化与声发射主频分布范围、事件率对应关系以及声发射主频的能量特征。研究结果表明:低主频声发射事件在变形局部化启动时刻开始出现且数量不断增加,随着变形局部化带错动速率增大,声发射主频分布范围显著增加;在红砂岩试件变形局部化阶段,低主频声发射事件率与高主频声发射事件率的量值接近,但量值较小;在应力峰值点处,低主频声发射事件率远大于高主频声发射事件率;在界面滑动阶段,高、低主频声发射事件率量值均较大;红砂岩试件变形破坏过程中,高能量声发射事件主要分布在低主频范围内,低能量声发射事件在高、低主频范围内均有分布。