煤巖水力壓裂技術廣泛用于煤礦生產并且取得了很好地技術、經濟效果,已成為煤礦安全高效生產的重要技術保障,但是該技術一直缺少有效的監(jiān)測手段。本文采用微震/聲發(fā)射理論和技術研究煤巖水力壓裂聲發(fā)射活動規(guī)律,從煤巖水力壓裂實驗出發(fā),以時頻分析、希爾伯特-黃變換、雙差定位為工具,以MATLAB編程為技術手段,研究煤巖破裂誘發(fā)的聲發(fā)射波形特征;發(fā)展一種適用于煤巖水力壓裂實驗的聲發(fā)射事件識別方法;對水力壓裂實驗誘發(fā)的聲發(fā)射事件進行定位,研究煤巖破裂過程中裂縫動態(tài)變化。通過自主設計并加工的實驗系統(tǒng)成功的進行了煤巖水力壓裂聲發(fā)射監(jiān)測實驗;水壓力到達峰值、聲發(fā)射能量到達峰值以及試塊表面滲水是試塊破裂的主要現象;石灰?guī)r和煤平均破裂水壓力分別為18.5 MPa和8.75 MPa,石灰?guī)r和煤試塊破裂的峰值時間為600-700 s,石灰?guī)r峰值時間總體小于煤的峰值時間。小波變換對實驗中背景噪聲分析結果表明實驗過程中的背景噪聲不影響聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)對聲發(fā)射信號的接收;希爾伯特-黃變換能夠對煤巖破裂聲發(fā)射信號進行處理并得到聲發(fā)射波形的幅值、持續(xù)時間、衰減比、主頻等特征參數。水的參與使水力壓裂實驗聲發(fā)射波形幅值比單軸壓縮實驗... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

粘貼應變片

MTS 試驗機數據并讀取最大破壞載荷，然后妥善保存數據最和電阻應變儀。 圖 2-1 粘貼應變片Figure 2-1 Glue of strain slices （a）石灰?guī)r（破裂前） （b）煤（破裂前）

2 煤巖真三軸水力壓裂聲發(fā)射監(jiān)測實驗 應放置直徑為 8 mm 的聲發(fā)射傳感器。快速安裝水力壓裂注水蓋，使用時只需將該注水蓋板水平放置于試塊上表面和豎向加載壓同時保證蓋板四周與試塊和壓頭對齊。蓋 板可通過管路和快速接水控制裝備相連。計算機控制和數據采集處理軟件系統(tǒng)，能夠實力（應力）、水平壓力（水平應力）、試樣變形量的數據及曲線，始數據導出及打印圖表功能。數據的采樣率分別為 10、50、100 滿足一般力學實驗的數據采樣要求。同時，試驗臺主框架內安裝可以對加載腔內的試塊進行實時的觀察。三軸水力壓裂注水試驗臺與真三軸水力壓裂圍壓加載控制試驗臺驗時分開操控互不干涉。注水試驗臺包含注水缸體和軟件控制系容量 5 L，最大注水排量為 1000 mL/min，注水排量可在 0-1000 m擇。軟件控制系統(tǒng)實現注水控制和數據采集，采樣率為 100 Hz。


本文編號：3397991