煤岩破坏声发射强度长程相关性和多重分形分布研究

通过单轴加载煤岩破坏全过程声发射试验,运用多重分形消除趋势波动分析法(MF-DFA),分析了声发射强度序列的长程相关性及多重分形特征,在此基础上研究了不同应力水平下声发射强度序列长程相关指数H的变化趋势。结果表明:声发射强度时间序列内部波动不是完全随机的现象,而是由内在自相似机制决定的长程相关过程,其波动是一个有序的多重分形分布;H的变化与煤岩体的变形破坏过程能够较好的对应,声发射强度H值的"最大—减小"模式可以作为煤岩体失稳事件的前兆,这为利用声发射进行煤岩体稳定性现场监测预报提供了新的理论依据及方法。

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。

基于事故树分析的煤矿掘进面瓦斯爆炸危险评价研究

基于掘进面瓦斯爆炸原理与事故致因理论建立了掘进面瓦斯爆炸事故模型,并在此模型和瓦斯爆炸危险源分类基础上建立了掘进面瓦斯爆炸事故树模型,提出了基于事故树分析的掘进面瓦斯爆炸事故的定性分析方法。以黑龙江某矿7256掘进面为例,建立了该掘进面的瓦斯爆炸事故树模型,并对该事故树求最小割集和最小径集,评价了该掘进面引起瓦斯爆炸的主要因素,并提出了防治措施。研究结果表明,有120种可使7256掘进面发生瓦斯爆炸的基本事件组合,防止该掘进面瓦斯爆炸的有效途径是加强通风管理,防止掘进面风量不足,加强放炮和设备检修时的安全管理。提供了一种基于基本事件的模糊概率计算顶事件概率的方法,为定量分析提供了一种简便、可靠的方法。

卸压爆破在低透气突出煤层快速掘进中的应用

针对在高瓦斯低透气突出煤层巷道掘进过程中,瓦斯频繁超限、突出预测指标超标次数多、防突措施的钻孔工程量大、巷道掘进缓慢等问题,提出了用深孔控制爆破来释放煤体所积聚的弹性能,以扩大工作面前方煤体卸压带的范围,结合巷帮钻孔边抽边掘的措施,达到增透卸压强化抽放快速消突的目的,实现巷道安全快速掘进。

煤岩单轴压缩条件下微震频谱特征研究

采用实验室实验与定性分析相结合的方法,对混凝土材料和原煤单轴全程压缩加载破坏的微震信号规律及频谱特征进行了对比分析,初步探讨其机理。

爆炸冲击波在高低压状态煤岩分界面的突跃分析

根据弹塑性介质冲击波状态方程,考虑了岩石畸变的影响,加入岩石的非线性弹塑性本构关系,组成了冲击波在高压岩石介质传播的状态方程组。然后根据波阵面两侧各状态量的变化,分析了冲击波在高压塑性硬化岩石介质中传播的波阵面波形突跃规律,同时分析了冲击波在由低压岩石介质向高压岩石介质传播过程中的应力幅值突跃规律,并建立了介质压力与冲击波幅值的关系式。研究成果为预防灾害发生及制定防冲措施提供了理论依据。

原煤胀裂微震信号特征分析

通过设计煤岩式样胀裂实验,监测到煤岩式样胀裂破坏过程中的微震信号。结合煤岩式样胀裂过程中裂纹发展规律,分析了煤岩胀裂破坏微震信号与裂纹生成之间的关系,同时分析了煤岩胀裂过程中微震信号频谱特征。

小波降噪在煤岩微震信号处理中的应用

根据微震信号噪声强度ε,利用FFT滤波以及缺省的阈值确定模型、Birge-Massart策略的阈值确定模型和小波包变换中的penalty阈值确定模型对原煤单轴全程压缩加载破坏实验的微震信号进行降噪处理。理论分析及降噪结果表明,FFT滤波得到的降噪信号过于平滑,抑制了很多有用的信息成分,而小波三种阈值确定模型能够更加有效去除微震信号中的噪声成分,降噪后的信号与原信号有着很好的相似性,最大限度的反应了原始信号本身的性质。

煤与瓦斯突出预测动静态指标的灰色优选

为了确定工作面突出预测敏感指标,通过研究演马庄矿与谢一矿掘进工作面电磁辐射特征,将电磁辐射预测指标(电磁辐射强度E)与常规突出预测指标R值指标及钻屑指标Δh2、K1、S等进行对比,利用灰色系统理论进行指标优选,比较各指标灰色关联度大小,结果表明,电磁辐射预测指标的综合关联度大于常规指标,预测无突出危险准确率为100%,可以作为工作面突出预测指标。

煤体瓦斯非稳态流动表面电位实验研究及机理探讨

为了进一步研究煤与瓦斯突出过程中电磁辐射的产生机理。采用实验室实验与理论分析相结合的方法,对不同压力瓦斯气体充放过程中煤体产生的表面电位进行研究,对比分析了不同通道间的表面电位规律;并结合摩擦起电、流动电势和压电效应等理论,分析了实验条件下表面电位产生机理。