煤岩破裂过程中应力对红外辐射的控制效应试验

煤岩破裂是引发突水与煤柱失稳等矿山灾害的根本原因,准确有效地对煤岩受力破裂过程(裂隙发育过程)进行监测预警,是实现矿山保水开采和岩层控制的重要基础。煤岩在受力破裂过程中,伴随着应力调整会发生红外辐射变化,为探索应力变化与红外辐射变化之间的量化关系,提出煤样表面红外辐射方差突变系数新指标,进行煤单轴加载红外辐射观测实验研究。研究结果表明,应力对单轴加载煤样的红外辐射普遍具有控制效应,50 mm×50 mm×50 mm煤样表现出控制效应的比例约为93%;50 mm×50 mm×100 mm煤样表现出控制效应的比例约为85%。在红外辐射试验中,煤样表面红外辐射方差突变系数平均达到煤样应力调整系数的2个数量级,可运用此特征对承载煤岩体裂隙发育及破裂状况进行红外实时监测。同时,应力对红外射的控制效应具有时间滞后性,50 mm×50 mm×50 mm煤样的红外辐射方差突变平均滞后其应力调整时刻约2.7 s,50 mm×50 mm×100 mm煤样的红外辐射方差突变平均滞后其应力调整时刻约2.9 s。

煤单轴压缩加载试验中的红外辐射噪声特征与去噪方法

针对煤岩加载过程中其表面平均红外辐射温度(AIRT)信息离散与特征不明显的难题,分析了煤单轴压缩加载试验中AIRT噪声特征,阐述了进行AIRT去噪的必要性,提出了带参照试样的AIRT去噪方法。在煤单轴压缩红外辐射试验过程中,传统的去噪试验操作方法不能去除或有效降低噪声,外界环境(包括空气流动、环境温度变化等)和仪器产生的AIRT噪声,足以掩盖加载(应力)造成的红外辐射变化量(ΔAIRT)。参照试样去噪方法的关键是在试验观测系统中,添加一块参照试样(煤样),以参照煤样的ΔAIRT作为基准,对单轴压缩加载煤样的ΔAIRT进行去噪。研究结果表明,参照试样去噪方法可以有效去噪,并以去噪后的煤样表面平均红外辐射温度变化量(ΔAIRT')为指标,分析了真实的煤单轴压缩加载破裂过程中的红外辐射变化特征。