煤樣破裂過(guò)程中的聲發(fā)射及分形特征研究.pdf

1、隨著淺部資源的逐漸減少，尤其是在我國(guó)中東部地區(qū)，煤礦開(kāi)采深度和開(kāi)采強(qiáng)度不斷增加，煤礦開(kāi)采的環(huán)境逐步的惡化；許多礦井隨著深度的增加，礦井開(kāi)始出現(xiàn)瓦斯涌出量增大、瓦斯壓力增大、煤質(zhì)變軟、滲透性降低和均質(zhì)性變差的現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)生底板鼓起、沖擊地壓、冒頂事件等動(dòng)力災(zāi)害的可能性明顯增大。
　　聲發(fā)射可以對(duì)煤巖失穩(wěn)過(guò)程中內(nèi)部狀態(tài)的變化進(jìn)行反演，同時(shí)也能夠?qū)γ簬r失穩(wěn)破壞過(guò)程中裂紋形成或擴(kuò)展時(shí)的信息進(jìn)行檢測(cè)。分析和研究煤巖失穩(wěn)破壞過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)，

2、可以對(duì)煤巖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行推斷，反演其破壞機(jī)制和損傷程度。因此，研究煤巖失穩(wěn)破壞過(guò)程的聲發(fā)射特性，可以了解煤巖失穩(wěn)破壞過(guò)程中的裂隙演化規(guī)律和煤巖損傷的動(dòng)態(tài)過(guò)程。煤巖的宏觀失穩(wěn)破壞一般會(huì)滯后于聲發(fā)射表現(xiàn)的前兆期，分析其前兆規(guī)律有利于預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)沖擊地壓、突水、冒頂和煤與瓦斯突出等嚴(yán)重的礦山動(dòng)力災(zāi)害。
　　為了能夠更好的將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，以三交河煤礦、屯留煤礦和龍山煤礦三種煤樣為研究對(duì)象，利用 RMT-150C型巖石力學(xué)伺服

3、試驗(yàn)系統(tǒng)和AE-win E1.86型聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀，對(duì)不同強(qiáng)度煤樣、不同加載速率下的煤樣和自然狀態(tài)下與浸泡處理煤樣進(jìn)行了聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)研究，并且利用 RFPA2D數(shù)值模擬軟件對(duì)不同強(qiáng)度和不同加載速率下的煤樣進(jìn)行了數(shù)值模擬試驗(yàn)，最后，再運(yùn)用分形理論對(duì)3種室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果主要有：
　?。?）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：水對(duì)煤樣的力學(xué)特性、物理特征和聲發(fā)射特征具有一定的影響，單軸抗壓強(qiáng)度減小了25.71％，聲發(fā)射峰值計(jì)數(shù)減小了39.49%，峰值

4、計(jì)數(shù)率減小了46.08%，峰值能量減小了18.30%；煤樣的單軸抗壓強(qiáng)度與加載速率的大小呈正相關(guān)，峰值計(jì)數(shù)、峰值能量、峰值計(jì)數(shù)率和峰值能率都與加載速率呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系；不同強(qiáng)度煤樣破裂過(guò)程中的聲發(fā)射峰值計(jì)數(shù)與煤樣的超聲波波速、彈性模量和密度呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。
　?。?）數(shù)值模擬結(jié)果：不同強(qiáng)度下煤樣破裂過(guò)程中的聲發(fā)射特性具一定的規(guī)律性，隨著強(qiáng)度的逐漸增加，煤樣的破壞形態(tài)開(kāi)始由塑性破壞逐漸向脆性破壞過(guò)渡；不同加載速率對(duì)煤樣破裂過(guò)程