基于多尺度多重分形法的煤岩破坏电位信号特征研究
王恒1
李忠辉2
张昕1
雷跃宇1
1.中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 2211162.中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 221116
摘要：煤岩变形破坏诱发的表面电位信号包含损伤演化的关键信息,在煤岩动力灾害监测领域得到广泛研究,但大多是在单一时间维度对电位时序信号的波动特征进行研究,对时序信号的非线性、多尺度特征变化规律缺乏深入研究.针对该问题,搭建了煤岩破坏电位监测系统,同步测试了原煤和辉长岩 2种试样的电位时序信号,并通过多尺度多重分形(MMA)法,深入研究了多尺度下的电位信号非线性特征,得到了电位时序信号的奇异性指数、奇异维数、局部赫斯特指数等参数,并采用L2范数对赫斯特曲面予以量化.实验结果表明:原煤和辉长岩的总体电位信号都呈现出多尺度多重分形特征,且裂纹萌生前后的电位多重分形图谱呈现一定差异性;相较于辉长岩,煤样在加载前后阶段不同位置处电位信号的奇异性指数差异Δα正负趋势呈现不同特征,表明了煤样具有更强的非线性演化特征;多尺度下局部赫斯特指数的L2范数更好地体现出试样不同通道电位信号间的长程相关性,并能够量化试样电位时序信号的非线性演化特征,进而实现煤岩失稳破坏预测.
关键词：煤岩动力灾害监测煤岩电位信号多尺度多重分形非线性特征赫斯特曲面局部赫斯特指数
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFC3004705)国家自然科学基金(52074280)国家自然科学基金(51934007)
论文发表日期：2023-07-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 99-106 )
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