单轴压缩下原煤表面瞬变电荷变化规律试验研究

基于原煤试样在单轴压缩作用下的失稳破坏试验,研究了原煤破裂过程中表面产生瞬变电荷的现象和变化规律,并分析了瞬变电荷与应力的对应关系。结果表明:原煤试样表面瞬变电荷是瞬时、脉冲信号,会在短时间内出现正负电荷交替变化现象,其变化强度与应力有较好的对应关系。试样发生主破裂过程中,瞬变电荷最大值出现在应力峰值之前,且随着应力的突降而出现急剧变化。在破坏前期,煤体内部摩擦作用是产生电荷变化的主要原因;在破坏中后期,大量裂纹形成、扩展并融合贯通是产生电荷变化的主要原因。根据煤体表面瞬变电荷的变化规律,可以反映煤体受载破坏的情况,对表面瞬变电荷的监测能够为煤岩动力灾害的预测预警提供重要参考。

型煤受载破坏表面电荷和微震响应特征及相关性分析

利用自制的煤体表面瞬变电荷与微震信号测试实验系统,对型煤试样在单轴压缩破坏过程中的应力变化、瞬变电荷、微震信号进行了监测和分析。实验结果表明:在单轴压缩破坏过程中型煤试样表面会产生瞬变电荷,电荷信号呈瞬时、单脉冲变化,持续时间较长,为5~12 s;微震信号则呈现出较为明显的阵发性,持续时间较短,为0.2~0.4 s。表面瞬变电荷和微震信号与应力变化关联性较强,其总体变化趋势在时间尺度上具有较高的同步性,两者峰值时间差为0.08~0.5 s。试样破坏过程中存在一个能量释放临界点,对应于应力突变时刻,利用表面瞬变电荷和微震信号时间尺度上的一致性及能量释放临界点特征,可对煤岩体失稳破裂过程进行更准确的预测和分析。