瓦斯与应力作用下煤体红外辐射响应研究

作     者：唐一举 郝天轩 刘静 李帆 赵立桢 王泽华 TANG Yiju;HAO Tianxuan;LIU Jing;LI Fan;ZHAO Lizhen;WANG Zehua

作者机构：河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467036 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2023年第42卷第3期

页      面：594-605页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51774117) 河南省科技攻关(222102320413,222102320279) 

主　　题：岩石力学 含瓦斯煤 瓦斯压力 前兆特征 预测预警 

摘      要：为探索瓦斯与应力作用下煤体红外辐射响应特征,利用自主研发的含瓦斯煤岩破裂温度变化检测实验系统,以平煤十一矿煤样作为研究对象,分析其在不同瓦斯压力下力学性质和红外辐射特性,并对差分最高辐射温度ΔTMIR、累计差分温度ΣΔTMIR、热像演化等在不同瓦斯压力下的时变特性进行对比分析。结果表明:随着瓦斯压力的增大,试样破坏形态从单斜面剪切破坏向剪张性失稳破坏转变,破坏发展明显增强;试样的峰值抗压强度、弹性模量随着瓦斯压力的增大而降低,峰值应变表现为先增加后快速降低;不同瓦斯压力下,试样整体上表现出增温趋势,低瓦斯压力(0~0.4 MPa)条件下临破裂前出现升温前兆,而高瓦斯压力(0.6,0.8 MPa)则表现为降温前兆;试样加载过程中出现低温异常条带和高温异常区域,且与宏观裂纹走向及位置一致;并揭示了瓦斯影响下煤岩红外辐射的响应机制:热弹效应、摩擦热效应、瓦斯膨胀吸热效应及吸附瓦斯解吸吸热效应,不同加载阶段热效应的影响程度不同。研究结果解释了煤岩瓦斯动力灾害温度异常变化的原因,明确了不同瓦斯压力下的红外预警前兆特征,可以根据矿井瓦斯压力的大小有针对性进行灾害监测预警。