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煤岩破裂过程电荷信号时-频域特性及降噪研究

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煤炭学报 2018年第3期43卷 657-666页

作者：丁鑫肖晓春吕祥锋吴迪赵宝友潘一山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

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... 详细信息

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。

关键词：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

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煤岩破裂过程中电荷感应机理分析

岩土工程学报 2013年第6期35卷 1156-1160页

作者：唐治潘一山李忠华李利萍郑文红辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

利用自主研制的电荷感应仪,建立单轴压缩条件下煤岩电荷感应试验系统和温度对煤岩电荷感应影响试验系统对煤岩电荷感应进行研究。得出煤岩温度升高能形成热电子发射,使煤岩产生电荷,但煤岩破裂过程中产生的主要电荷不是热电子发射产生... 详细信息

利用自主研制的电荷感应仪,建立单轴压缩条件下煤岩电荷感应试验系统和温度对煤岩电荷感应影响试验系统对煤岩电荷感应进行研究。得出煤岩温度升高能形成热电子发射,使煤岩产生电荷,但煤岩破裂过程中产生的主要电荷不是热电子发射产生的。根据电荷-能量联系定律,提出了煤岩变形破裂过程中产生的电荷信号是因煤岩能量释放而产生的观点。认为煤岩产生电荷量可作为煤岩释放能量的量度。煤岩释放能量越多,产生电荷越多,即测得煤岩电荷信号越强,说明煤岩释放能量越多。还解释了煤岩强度越大,破裂时产生电荷量也越多的现象,解释了不同性质煤岩体,破裂过程中释放能量相同而产生电荷信号不同的现象。可为进一步的研究提供参考。

关键词：煤岩破裂电荷感应温度

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煤岩破裂电磁辐射的监测及应用

电波科学学报 2004年第2期19卷 161-165页

作者：钱建生王恩元中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学能源科学与工程学院江苏徐州221008

对煤岩破裂过程产生电磁辐射的原理进行了分析 ,针对煤岩破裂电磁辐射信号的特征 ,设计出了电磁辐射监测仪 ,并将该监测仪应用于煤与瓦斯突出、矿井冲击地压的预测预报 ,得到了大量数据 ,总结出煤岩破裂危险程度与电磁辐射强度和脉冲数... 详细信息

对煤岩破裂过程产生电磁辐射的原理进行了分析 ,针对煤岩破裂电磁辐射信号的特征 ,设计出了电磁辐射监测仪 ,并将该监测仪应用于煤与瓦斯突出、矿井冲击地压的预测预报 ,得到了大量数据 ,总结出煤岩破裂危险程度与电磁辐射强度和脉冲数的关系。给出了有突出危险时电磁辐射强度和脉冲数的临界值和在有冲击地压发生时电磁辐射的变化规律。

关键词：煤岩破裂电磁辐射瓦斯突出冲击地压监测仪

不同加载路径煤岩破裂过程声-电荷复合信号特性

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煤炭学报 2016年第S2期41卷 359-368页

作者：丁鑫肖晓春吴迪潘一山重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学辽宁沈阳110136

通过开展不同加载路径下煤岩力学行为及其变形破裂过程声发射和电荷信号特性试验研究,从能量角度分析了加载路径影响的煤岩力学行为和承载能力的变化规律。对极化引起的煤岩表面微电势的产生和衰减进行了理论推演,理论分析结果对煤岩变... 详细信息

通过开展不同加载路径下煤岩力学行为及其变形破裂过程声发射和电荷信号特性试验研究,从能量角度分析了加载路径影响的煤岩力学行为和承载能力的变化规律。对极化引起的煤岩表面微电势的产生和衰减进行了理论推演,理论分析结果对煤岩变形破坏过程中声发射与电荷信号产生和变化特征进行了较好的解释。试验结果表明:煤岩变形破坏过程声-电荷信号增减与承载结构破坏所致应力突降呈现出较好的一致性。受载初期两种信号幅值较低且为离散型,随载荷增加,信号幅值、密集程度显著提高且向连续型过渡,峰值前后声-电高值信号连续出现。煤岩受载变化次数越多,强度、峰前应变能越高,振铃计数变化率和能量变化率越高,电荷量变化率越大。由此提出了基于声-电荷复合信号幅值和信号变化率的煤体破坏和失稳灾变预测方法。

关键词：加载路径煤岩破裂声-电荷复合信号综合监测方法

孔隙压力作用下煤岩破裂及声发射特性的数值模拟

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岩土力学 2004年第10期25卷 1560-1564,1574页

作者：徐涛杨天鸿唐春安梁正召大连大学材科破坏力学数值试验研究中心东北大学岩石破裂与失稳研究中心辽宁沈阳110004 东北大学岩石破裂与失稳研究中心

运用嵌入孔隙压力的岩石破裂过程分析RFPA2D系统,对孔隙压力作用下煤岩的变形强度特性进行了数值试验研究。数值试验结果表明,在孔隙压力一定时,随着围压的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度都随之增高;而当围压一定时,随着孔隙压力的增加... 详细信息

运用嵌入孔隙压力的岩石破裂过程分析RFPA2D系统,对孔隙压力作用下煤岩的变形强度特性进行了数值试验研究。数值试验结果表明,在孔隙压力一定时,随着围压的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度都随之增高;而当围压一定时,随着孔隙压力的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度则稍有降低,而且峰值强度后的应力-应变曲线有呈现脆性的趋势。此外数值模拟还研究了不同围压及孔隙压力作用下煤岩的声发射特性。

关键词： RFPA^20系统孔隙压力煤岩破裂声发射数值模拟