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.

声发射连续预测煤与瓦斯突出技术研究

评述了我国煤与瓦斯突出预测技术现状及发展趋势,指出动态连续预测技术是有前途的。介绍了新开发的AEF-1型声发射监测新装备的功能和技术特点,采用嵌入式PC结构,可进行全波形数据采集。探讨了AE声发射预测煤与瓦斯突出的滤噪工艺和预测工艺技术。

瓦斯含量法预测突出危险性的试验研究

介绍了瓦斯含量法预测突出危险性的基本原理和煤层瓦斯含量快速测定方法,研究了基于瓦斯含量法煤与瓦斯突出预测敏感性,探讨了突出预测临界初值。实现了煤层瓦斯含量直接快速测定,瓦斯含量测定时间一般不超过8h;瓦斯含量法预测突出具有良好的敏感性,技术上可行。

波导器声发射信号传播衰减理论及规律

根据波动动力学的相关理论,建立了一维波导器的弹性力学模型,得出了声发射波源信号与波导器接受端信号之间的关系.在此理论模型的基础上,设计了数值模拟及实验室方案,采用标准激振源法,考察了不同尺寸波导器中声发射响应情况,在此基础上统计分析得出了波导器尺寸、波导器与煤岩块接触程度及波导器弯曲程度对声发射信号的事件数、事件的影响.数值模拟结果与实验室结果相吻合,同时验证了理论模型的合理性.

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。

我国煤矿井下煤层瓦斯含量直接测定法的技术进展

目前常用的各种直接法煤层瓦斯含量测定受到取芯工艺、损失量推算模型等因素的影响,存在测定准确性差、成功率低等缺陷。通过一系列技术攻关,煤层瓦斯含量直接测定新技术突破了取芯和损失量推算两大技术瓶颈,研发了不同取样条件下的取样装备,建立了五类损失量推算模型。经试验对比验证,采用煤层瓦斯含量直接快速测定技术,平均误差不到7%,能够满足工程需要。

声发射系统中的一维黏弹性波导器理论模型

根据波动动力学的相关理论,建立了一维波导器的黏弹性力学模型,给出了模型的基本假设,运用黏弹性理论推导了模型中声发射简谐应力波在界面的应力及位移的透反射系数公式,得出了声发射简谐应力波在波导器中的位移、速度及加速度随传播距离变化的公式,通过公式可知波导器接收端声发射信号位移、速度及加速度与波源声发射信号相关参数的关系,从而初步得知波导器中声发射信号的传播规律.

煤岩受载过程与瓦斯渗透特性映射规律试验研究

为研究煤岩受载过程与瓦斯渗透特性的映射规律,利用自主研发的可连续实施约束环形应变与轴向受载的煤岩瓦斯渗流试验系统,对原煤试件首先实施约束环形应变条件下不同瓦斯压力、不同压差的渗透特性测试,之后对其施以轴向压力,分析煤岩试件在受载过程中的瓦斯渗透特性。结果表明:在约束环形应变条件下的含瓦斯煤渗透特性测试中,随着煤岩吸附瓦斯含量的增加,试件的渗透率逐渐降低,且二者之间较好地服从幂函数的数学关系,这与前期研究成果的结论一致;轴向应力的添加使得渗透率降低了近1个数量级;有效应力对煤岩渗透特性的“负作用”效应强于吸附作用的“正作用”;建立了煤岩受载全过程的瓦斯流动模型,并将瓦斯在煤体内的流动按照受载情况分为3个阶段。建立的煤岩瓦斯气体流动模型对表征煤岩不同受载条件下的运移特征更为完整,使渗流阻力组成更清晰,物理意义更明确。

提高煤矿安全经济效益的对策探讨

探讨了煤矿安全经济损失和煤矿安全经济效益的内涵及其量化问题,指出我国对工伤死亡生命价值的估价偏低,从而造成对事故经济损失的估价偏低;分析了影响煤矿安全经济效益的主要因素,节约安全总投入、提高安全产出和建立工伤保险体系分散企业事故风险是提高煤矿安全经济效益的主要途径。

孤岛工作面瓦斯释放影响因素分析及预抽必要性论证

针对高瓦斯矿井综放工作面煤层瓦斯含量较低,开采条件影响下回采期间瓦斯涌出量大的情况下,选取合理的瓦斯治理措施,避免瓦斯治理的盲目性。通过类似工作面瓦斯治理措施及效果分析,工作面预抽效果差,甚至没有预抽的必要性。为了进一步论证I011502工作面预抽的必要性,主要从以下几方面进行研究:孤岛工作面瓦斯释放影响因素分析、I011502工作面煤层残余瓦斯含量论证、相似I011501工作面瓦斯治理效果论证以及I011502工作面回采期间瓦斯治理措施保障分析。论证结果表明:工作面回采期间最大绝对瓦斯涌出量为12.78 m^3/min,回采期间高位钻孔瓦斯抽采量为10 m^3/min,可得工作面除去高位钻孔抽采瓦斯量剩余2.78 m^3/min远远小于工作面风排瓦斯量4.96 m^3/min,保证工作面回采期间回风流瓦斯浓度不超0.5%。

煤岩声发射机理初探

利用煤岩损伤理论和煤岩材料的固有缺陷分布特征,推导了煤岩破坏过程中的声发射理论模型,建立了岩石声发射率与应变过程、加载速率、材料均质度、初始损伤、材料固有特性等的理论关系,通过相关实验验证了该模型的正确性;理论推导、计算机模拟和实验室试验证实,均质度不同的岩石等材料应变过程中,声发射率变化规律有3种模式,即随应变增加的声发射率(指数)上升型、先升后降型和平稳型。工程实际应用中,应根据岩石等材料具体分布,掌握岩石等材料破坏前兆规律,才能根据声发射变化特征判断材料破坏动态。

煤岩声发射机理及实验研究

利用煤岩损伤理论和煤岩材料的固有缺陷分布特征,推导了煤岩破坏过程中的声发射理论模型,建立了岩石声发射率与应变过程、加载速率、材料均质度、初始损伤、材料固有特性等的理论关系;通过实验验证了该模型的正确性;理论推导、计算机模拟和实验室试验证实,均质度不同的岩石等材料应变过程中,声发射率变化规律有3种模式,即随应变增加,声发射率(指数)上升型、先升后降型和平稳型.工程实际应用中,应根据岩石等材料具体分析,掌握岩石等材料破坏前兆规律,才能根据声发射变化特征判断材料破坏动态.图4,参8.

我国煤矿通风设备标准研究

介绍了煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会通风技术及设备分会通风设备标准化的基本情况,以及在编和在研矿用通风设备标准动态情况。研究分析了煤矿通风设备标准化建设现存的主要问题:部分标准标龄过长,相关技术和产品标准明显滞后于国家政策等;阐述了未来煤矿通风设备及其标准的发展态势;从加大“产、学、研、用”合作力度、拓宽我国矿用通风设备标准的类型、系统应用矿用通风设备标准3个方面探讨了我国矿用通风设备标准化发展路径。

瓦斯含量法预测突出危险新技术

介绍了瓦斯含量直接快速测定工艺装备和基于瓦斯含量指标突出危险性深孔预测等方面研究所取得的新成果.利用新开发的取芯装备直接在井下取芯测定煤层瓦斯含量,取样深度超过了50 m,瓦斯含量测定时间一般不超过8 h.经过理论分析、数值模拟和现场考察对比试验结果表明:采用瓦斯含量指标预测突出危险性具有良好的敏感性,瓦斯含量指标预测突出危险在技术上是可行的.

矿井煤岩动力灾害声发射监测适用条件初探

基于应力波传播理论、品质因子Q理论,建立了煤岩体声发射传播理论模型,并结合大量现场试验,得出了声发射在不同普氏坚固性系数的煤岩介质中的传播规律;基于此规律及现场实际监测工艺,初步确定了声发射监测煤岩动力灾害的适用条件:当煤的普氏坚固性系数fp<0.2时,声发射传感器宜安装在顶板岩层内;当煤的普氏坚固性系数fp≥0.2时,声发射传感器可安装在岩体内,也可安装在煤体内。

吸附作用对煤的渗透率影响规律实验研究

运用自制的瓦斯渗透仪,在不同压差条件下,通过对不同吸附特性煤样、不同吸附性能气体、吸附不同气体含量情况下的煤渗透性实验,研究了吸附作用对煤的渗透率的影响规律.结果表明:吸附作用越强、吸附瓦斯量越多,煤的渗透率越小,这与现场实际结果相符.

深部煤体煤的坚固性系数快速测定原理及其应用

通过对不同坚固性系数煤层的煤屑加载破坏试验的数据分析和总结,提出了一套新的坚固性系数快速测定原理和方法,经对比试验,表明新测试方法可行,满足测试要求,而且简单、快速.在此基础上研制了便携式快速测定装备,为推广新的突出预测综合指标提供了保证.

基于AE传播规律监测急倾煤层掘进期动力现象

为了考察急倾斜煤层巷道掘进过程中动力现象的声发射监测效果,对声发射在煤岩体内的传播规律进行了理论分析,使用AEF-2型便携式声发射仪对东林煤矿井下煤层内的声发射传播规律进行了现场试验,得出了声发射信号的振幅随传播距离的增大呈指数衰减关系,且衰减系数约为0.314 1。据声发射传播规律巷道掘进过程中的动力现象进行了跟踪监测,监测结果表明：当实际监测的振幅衰减系数与回归分析得出的衰减系数差距较大时,AE监测到的振幅衰减曲线上会出现异常点;当监测曲线出现异常点时,即为发生动力现象的位置大多集中在掘进面再向前掘进4~6m。利用声发射传播规律对动力现象进行监测,可实现动力灾害的超前预测。

含瓦斯煤体声发射应力波传播规律理论研究

基于含瓦斯煤岩体属于固-气两相孔隙介质,运用经典的弹性动力学理论进行AE信号的传播分析不能准确反映含瓦斯煤层中的传播情况.提出了固-气耦合两相孔隙介质模型,进行了两相介质AE传播理论的初步研究,推导了固-气两相孔隙介质的本构关系和波动方程,对含瓦斯煤层中的AE应力波进行了理论分析.结果表明:含瓦斯煤体双相介质中的横波方程仍然保持单相介质中的传播形式;纵波方程发生明显改变.

声发射监测煤矿动力灾害工艺技术研究

声发射监测工艺技术是能否准确监测煤矿动力灾害的关键技术。通过数值模拟和实验室实验的方法对波导器的直径和长度进行了优化,同时利用现场考察的方式对不同长度、直径波导器接收AE信号的效果进行了考察,确定波导器的直径为20 mm、长度应大于巷道破碎圈宽度。利用现场考察的方式对波导器的安装工艺进行了确定,波导器距离掘进工作面的距离应保持在6～25 m范围内;波导器迎向巷道掘进方向,安装仰角处于3～20°之间较为合理;波导器接收AE信号端位于破碎圈以外的原始应力区、波导器用软性材料穿套及传感器用弹性套筒保护等可以起到良好的阻噪作用。