煤巖電磁輻射技術(shù)已經(jīng)在煤巖動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警等許多工程實(shí)踐中很好地應(yīng)用,為工程實(shí)踐提供了一定的安全技術(shù)保障。目前,煤巖變形破裂電磁輻射機(jī)理仍不明確,使該技術(shù)應(yīng)用缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撝�。對煤巖變形破裂電磁輻射機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究多停留在宏細(xì)觀尺度,尚未真正推進(jìn)到微納米尺度,只有通過精密的微觀實(shí)驗(yàn)真正認(rèn)識煤巖微納米尺度的力學(xué)和電學(xué)特性,才能從本質(zhì)上把握煤巖變形破裂電磁輻射現(xiàn)象�；诖�,本文以揭示煤的微納米尺度力電特性為基礎(chǔ),研制煤的微表面力電特性動態(tài)加載原位測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),測試分析不同變質(zhì)程度煤靜態(tài)和加載條件下微表面形貌、微表面力電特性及其變化規(guī)律,研究載荷對微表面力電特性的影響機(jī)制,揭示載荷與微表面電勢的關(guān)系,闡釋載荷作用下微表面電荷產(chǎn)生機(jī)理;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合斷裂力學(xué)和電磁學(xué),建立煤體破裂裂紋壁面電荷振蕩電磁輻射模型,并進(jìn)行宏觀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,進(jìn)一步揭示煤體破裂電磁輻射機(jī)理。本文主要取得以下結(jié)論:（1）測試并分析了靜態(tài)條件下煤的納米尺度表面形貌特征、力電特性及其變化規(guī)律,研究了微表面電勢的形成機(jī)制。結(jié)果表明,煤的微表面存在許多圓形和橢圓形的凸起和不規(guī)則的凹陷,且這些凸起和凹陷增大了微表面粗糙度和表面積;煤的... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?２０１０－２０１９年煤炭產(chǎn)量及能源消費(fèi)占比??

?受載煤微表面力電特性及電荷振蕩電磁輻射模型研究???開釆，地應(yīng)力、瓦斯壓力和瓦斯含量不斷增高，采區(qū)應(yīng)力分布越來越復(fù)雜，??煤巖動力災(zāi)害發(fā)生頻次、強(qiáng)度、破壞程度和傷亡人數(shù)也呈相對上升的趨勢，??煤巖動力災(zāi)害日趨嚴(yán)重［５－７］。??１．０－１???０．９－??＾?０８－??Ｉ?＼??Ｑ?０．６－?＼??齊?°?５：?｜＼??１１１１１?ＩＴｔｔ＜??２０１０?２０１２?２０１４?２０１６?２０１８?２０２０??年份??圖１－２?２０１０－２０１９年煤礦事故百萬噸死亡率??我國煤礦典型動力災(zāi)害主要包括沖擊地壓災(zāi)害、煤與瓦斯突出災(zāi)害和煤??巖瓦斯復(fù)合動力災(zāi)害。研宄認(rèn)為，沖擊地壓災(zāi)害和煤與瓦斯突出災(zāi)害是由煤??巖體破壞打破了礦體與圍巖構(gòu)成的變形力學(xué)系統(tǒng)平衡，且破壞釋放的能量大??于變形消耗的能量，釋放的多余的能量使煤巖拋出、圍巖震動而誘發(fā)的災(zāi)害，??具有突然、急劇、猛烈等特點(diǎn)，不僅危害程度大，影響面廣，而且容易誘發(fā)??其他重大事故［３，８］。??煤巖動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警作為一種災(zāi)害發(fā)生前的預(yù)示和警報(bào)，能夠?qū)恿??災(zāi)害危險(xiǎn)提出警示，是煤礦安全開采的有利保障。應(yīng)用煤巖動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)??警系統(tǒng)能夠明顯提高災(zāi)害數(shù)據(jù)采集的時效性和準(zhǔn)確性，通過對災(zāi)害監(jiān)測信息??的研究，可以幫助從業(yè)人員制定出更好的防控措施，盡可能地降低成本和對??生產(chǎn)的影響，促進(jìn)礦山安全提質(zhì)增效。因此，研究經(jīng)濟(jì)可靠、行之有效的預(yù)??測方法和預(yù)警指標(biāo)、研宄煤巖動力災(zāi)害現(xiàn)象監(jiān)測預(yù)警的理論和方法等是煤巖??動力災(zāi)害防治科研工作者的重要研究內(nèi)容。??目前國內(nèi)外主要使用的煤巖動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警方法有兩大類。一類是常??規(guī)指標(biāo)方法，即利用鉆肩量［９］、鉆孔瓦斯

采用文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和模型建立等方法進(jìn)行研究。整體??思路為：在查閱大量文獻(xiàn)資料后發(fā)現(xiàn)研究領(lǐng)域內(nèi)的不完善之處并總結(jié)確定研??究內(nèi)容，制定研究方案，研制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開展實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，分別對靜態(tài)和動??態(tài)加載下不同變質(zhì)程度煤的微表面形貌、微表面力學(xué)和電學(xué)特性及其變化規(guī)??律進(jìn)行研宄，探討微表面力電特性變化機(jī)制；結(jié)合斷裂力學(xué)和電磁理論，建??立煤體變形破裂產(chǎn)生電磁輻射的微觀模型，并利用實(shí)驗(yàn)室宏觀實(shí)驗(yàn)對微觀模??型進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步揭示煤體變形破裂產(chǎn)生電磁輻射的機(jī)理。技術(shù)路線圖如??圖１－３所示。??：受載煤微表面力電特性及電荷振蕩電磁輻射模型研究！??＿?！?煤的微觀動態(tài)加載原位測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制?丨??Ｈｂ???ＪＬ?＇??Ｋａｉ?ｊ?Ｉ?集成?ｌ?Ｉ??？靜態(tài)測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)?＋?微觀動態(tài)加載系統(tǒng)：??Ｍ?，—－－－—廣１：???靜態(tài)測試１實(shí)驗(yàn)研究?動態(tài)加載原位測１實(shí)驗(yàn)研究??Ｉ?＝?納米尺度形貌特征＿丨丨．微米尺度形貌變化表征丨??Ｉ丨‘?齡尺度力學(xué)特征＇Ｉ?ｂ齡尺度力學(xué)特性變化特征ＩＩＩ園??ｉ?＋?麟尺度電學(xué)特ａ丨｜微米尺度電學(xué)特性變化特征＋??ｉ理論力電特性變化規(guī)律！?ｉ載荷作用下力電特性變化規(guī)律理論??ｉ?力電特性變化機(jī)制ｉｉ栽荷作用下力電特性變化機(jī)制ｉ??＿！?微裂紋形成及擴(kuò)展力學(xué)機(jī)制?微裂紋振蕩機(jī)制?丨??ｍｍ?Ｉ微表面力學(xué)特性對微破裂的影響?微裂紋表面電荷振蕩機(jī)制！??０?！微裂紋擴(kuò)展過程自由電荷產(chǎn)生機(jī)制?電荷振蕩等效電偶極子模型！??？！?微裂紋表醜細(xì)蕩電磁輻射模型?ｉ???ｒ???幌健龍翻賊咖Ｍ雞驗(yàn)驗(yàn)證??圖１－３技術(shù)路線圖??－１４?－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Surface microtopography and micromechanics of various rank coals[J]. Xiang-hui Tian,Da-zhao Song,Xue-qiu He,Hui-fang Liu,Wei-xiang Wang,Zhen-lei Li.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(11)
[2]煤與瓦斯突出預(yù)警技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 寧小亮.  工礦自動化. 2019(08)
[3]摩擦起電的界面調(diào)控與應(yīng)用研究[J]. 鄭有斌,馬韶晨,馮雁歌,王道愛,周峰,劉維民.  中國科學(xué):化學(xué). 2018(12)
[4]不同變質(zhì)程度煤巖微表面電性特征[J]. 何學(xué)秋,宋大釗,柳先鋒,王偉象,李振雷,劉慧芳.  煤炭學(xué)報(bào). 2018(09)
[5]煤礦典型動力災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)判識及監(jiān)控預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 袁亮,姜耀東,何學(xué)秋,竇林名,趙毅鑫,趙旭生,王凱,于慶,盧新明,李紅臣.  煤炭學(xué)報(bào). 2018(02)
[6]煤與瓦斯突出遠(yuǎn)程智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研究[J]. 邱黎明,李忠輝,王恩元,劉貞堂,張酉年,夏善奎.  工礦自動化. 2018(01)
[7]煤復(fù)電阻率各向異性及其頻率響應(yīng)特征研究[J]. 郭曉潔,郇璇,宮偉東,張玉貴.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(04)
[8]考慮有效應(yīng)力的鉆屑量理論分析及試驗(yàn)研究[J]. 唐巨鵬,陳帥,李衛(wèi)軍.  巖土工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[9]超細(xì)粉碎方式對超凈煤分選效果的影響[J]. 趙靜,付曉恒,王婕,宋國陽,王鍇.  煤炭學(xué)報(bào). 2016(12)
[10]基于震例的地震電磁異常特征研究[J]. 何康,鄭海剛,李軍輝,王俊.  地震. 2016(04)

博士論文
[1]基于非共價鍵作用力構(gòu)筑的超分子聚合物材料[D]. 王虎.浙江大學(xué) 2019
[2]原子/分子與石墨烯材料相互作用研究[D]. 張鑫.蘭州大學(xué) 2018
[3]沖擊載荷作用下煤的動態(tài)拉伸及Ⅰ型斷裂力學(xué)特性研究[D]. 龔爽.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2018
[4]煤表面微結(jié)構(gòu)特征與電磁輻射機(jī)理研究[D]. 柳先鋒.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2018
[5]玉米淀粉與蛋白質(zhì)組合結(jié)構(gòu)及分離機(jī)理研究[D]. 閆榮.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[6]脆性材料中動態(tài)裂紋傳播問題的研究[D]. 張振亞.寧波大學(xué) 2013
[7]煤巖物性的電磁輻射響應(yīng)特征與機(jī)制研究[D]. 宋曉艷.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[8]應(yīng)力波作用下巖石電磁輻射與聲發(fā)射特性研究[D]. 萬國香.中南大學(xué) 2008
[9]煤大分子化合物結(jié)構(gòu)測定及模型構(gòu)建[D]. 葉翠平.太原理工大學(xué) 2008
[10]沖擊地壓電磁輻射前兆信息的時間序列數(shù)據(jù)挖掘及群體識別體系研究[D]. 劉曉斐.中國礦業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]含瓦斯煤受載破壞表面電位特征研究[D]. 劉永杰.中國礦業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3579968