為分析瓦斯環(huán)境對(duì)煤體受載破裂過(guò)程中的聲發(fā)射(AE)頻帶能量的影響,以構(gòu)造煤體為研究對(duì)象,利用自行研制的含瓦斯煤體試驗(yàn)裝置進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn),采用快速傅里葉變換(FFT)與小波包分析的信號(hào)處理方法,得到不同瓦斯壓力下的煤體破裂AE頻帶能量特征。結(jié)果表明:瓦斯壓力越大,煤體破裂產(chǎn)生的AE信號(hào)主頻越大,頻帶越窄,頻譜逐漸由復(fù)雜多峰形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏逍螒B(tài);瓦斯環(huán)境下,隨著受載應(yīng)力的增加,頻帶逐漸豐富,頻譜逐漸左移;當(dāng)瓦斯壓力變化時(shí),2. 92～4. 38、4. 38～5. 84、7. 3～8. 76 kHz等3個(gè)頻帶的能量變化趨勢(shì)較為明顯;處于2. 92～4. 38 kHz頻帶內(nèi)能量的變化量與4. 38～5. 84、7. 3～8. 76 kHz能量的變化量之和基本相等,且呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì);當(dāng)構(gòu)造煤體所受應(yīng)力增加時(shí),4. 38～5. 84與7. 3～8. 76 kHz分別為能量增加與減少幅度最大的頻帶;可以將2. 92～4. 38、4. 38～5. 84 k Hz作為研究構(gòu)造煤體在瓦斯環(huán)境中受載破壞的特征頻帶。

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【部分圖文】：

圖1 部分試樣

煤樣取自淮南礦區(qū)，由于煤較軟，制備原煤試樣的難度較大，所以試驗(yàn)采用型煤試樣。煤樣從井下取出后，經(jīng)粉碎篩選后，取出粒徑為0～1mm與1～3mm的煤粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的腐殖酸鈉水溶液均勻混合，三者質(zhì)量比為6∶19∶5[13]，在成型壓力為20MPa的情況下，穩(wěn)壓15min后壓....

圖2 試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示，利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)型煤試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，加載速率為0.05mm/s。使用AE分析儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，AE門(mén)檻值為40dB，外部增益放大器為60dB。井下煤樣所取位置處瓦斯壓力為0.8MPa，參考此壓力，設(shè)置0.3、0.5、0.7和0.9MPa等4種瓦斯環(huán)....

圖3 應(yīng)力-應(yīng)變曲線

選擇典型的試驗(yàn)結(jié)果，得到了試樣在不同瓦斯壓力下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖3所示。由圖3可知:瓦斯壓力越大，煤體的單軸抗壓強(qiáng)度越低。選取瓦斯壓力為0.5MPa時(shí)的典型試樣，對(duì)試樣受載破壞過(guò)程的AE信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，如圖4所示。煤體受載破壞過(guò)程主要包括4個(gè)階段:I壓密階段、II彈性變形....

圖4 瓦斯壓力0.5 MPa時(shí)試樣AE信號(hào)時(shí)域

選取瓦斯壓力為0.5MPa時(shí)的典型試樣，對(duì)試樣受載破壞過(guò)程的AE信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，如圖4所示。煤體受載破壞過(guò)程主要包括4個(gè)階段:I壓密階段、II彈性變形階段、III塑性變形階段、IV峰后破壞階段。在I和II階段，試樣的變形量很小，產(chǎn)生的AE事件較少且能量偏小，此時(shí)能量歸一化曲線....

本文編號(hào)：4040372