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受载煤体微电流效应及煤岩动力灾害预警应用展望
煤炭学报
网络首发时间:2024-03-11 09:03:06
47
作者
王恩元
李德行
刘晓斐
王冬明
单位
中国矿业大学煤矿灾害防控全国重点实验室
中国矿业大学安全工程学院
摘要
利用建立的受载煤体微电流测试系统,开展不同加载条件下煤样微电流测试试验,研究揭示煤体受载变形微电流效应,分析煤体受载变形过程微电流响应特征,研究微电流与煤体力学行为间的定量关系,提出微电流法预测煤岩动力灾害的原理,结合现场实践结果,对微电流技术的应用前景进行展望。结果表明,煤体受载变形能够产生微电流,微电流变化与应力变化具有较好的一致性,微电流大小与煤体力学行为(应力、应变、应变率等)紧密相关,在压密阶段和塑性变形阶段,微电流随应变率增加而增加,在弹性变形阶段随应力和应变线性增加;煤体在扰动载荷下能够产生大小随应力周期性变化的电流,即脉动直流电,其变化与应力变化一致。微电流对煤体破坏具有较好的前兆响应,微电流在加速增加过程(塑性变形阶段)中的异常波动可作为煤体渐进性破坏的前兆特征,微电流在衰减过程中的脉冲式波动可作为煤体蠕变破坏的前兆特征。煤体受载微电流效应及现场应力梯度的存在,是矿井微电流测试的重要基础;微电流与煤体力学行为间的紧密相关性,是利用微电流技术观测煤岩体应力的重要前提;微电流对煤体破坏具有明显的前兆响应,是利用微电流技术预测预报煤岩动力灾害的重要保障。微电流技术具有响应灵敏度高、前兆信息明显和抗干扰能力强的优点,在煤岩体应力观测及煤岩动力灾害预警中具有很好的应用前景。未来需进一步开展受载煤岩微电流基础理论及应用技术方面的研究,为发展煤岩动力灾害精准时空监测预警的微电流法提供支撑。
关键词
受载煤体
微电流
力学行为
前兆响应
监测预警
文章目录
1 试验设备及方案
1.1 试验系统及设备
1.2 试样制备
1.3 试验步骤及方案
2 结果分析
2.1 微电流基本响应规律
2.1.1 压密阶段
2.1.2 弹性变形阶段
2.1.3 塑性变形阶段
2.2 动静载叠加微电流响应特征
2.3 基于微电流响应的煤体破坏前兆特征
3 微电流技术及应用展望
3.1 微电流法预测煤岩动力灾害原理
3.2 微电流法应用实践与探索
3.3 微电流法应用前景展望
4 结论
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