煤岩破裂过程电荷信号时-频域特性及降噪研究

作     者：丁鑫 肖晓春 吕祥锋 吴迪 赵宝友 潘一山 DING Xin;XIAO Xiaochun;LU Xiangfeng;WU Di;ZHAO Baoyou;PAN Yishan

作者机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 北京市市政工程研究院北京100037 辽宁大学辽宁沈阳110136 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2018年第43卷第3期

页      面：657-666页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家科技重点研发计划(2017YFC0804208) 国家自然科学基金资助项目(51774164 51374123) 

主　　题：煤岩破裂 电荷信号 离散傅里叶变换 数字滤波器 时-频域特征 

摘      要：为了拓展电荷信号综合分析手段,进一步提高电荷感应方法的煤岩体冲击地压预测准确性,将室内物理试验和理论分析相结合开展煤岩受载破坏电荷信号监测试验,基于煤岩破裂电荷信号产生机制和傅里叶变换方法获得了不同受载阶段电荷信号时-频域特征及其变化规律,并设计数字滤波器进行电荷信号降噪处理。研究结果表明:电荷时-频域信号幅值与煤岩受载变化具有良好的一致性;非接触式感应电荷信号监测装置工频白噪信号组成频率较固定,白噪时-频域信号幅值随采样频率升高明显提高;煤岩受载过程中时域信号特点为弹性后期小幅值振发型,强化损伤阶段高幅值振发型,峰后破坏阶段高幅值连续型;频域变换得出电荷信号为主频率范围1~100 Hz的甚低频率信号,且该范围内的频域信号幅值随时域信号幅值升高而显著增加,此试验结果是区别电荷信号与高频率电磁辐射信号的主要标志,基于研究结果设计了数字低通滤波器,较好的剔除了工频白噪信号同时又不失真的保留了有益信号;基于电荷信号的时-频域特性可将工频干扰信号与有益信号区分有效提高信号监测准确性,达到预测预警冲击地压发生的目的。