原煤与型煤损伤破坏的应力声发射变化特征对比研究
王林芝1
刘冬梅2
王帅旗2
曹阔2
高林生2
1.山西汾西矿业(集团)有限责任公司 双柳煤矿,山西 柳林 0333002.华北科技学院 安全工程学院,河北 燕郊 065201
摘要：在研究声发射特征与煤样和断裂的关系时,原煤和型煤都可用作实验样本.大多煤层材质较软,制造标准的原煤试样较为困难,因此使用型煤作为研究样本的实验较普遍,但型煤改变了煤的原始结构,影响了其物理和力学性质,使用型煤替代原煤作为实验样本的适用性一直是学术界讨论的焦点.此外,目前对于原煤和型煤在假三轴压缩实验中表现出的声发射特征差异的研究相对有限.针对上述问题,开展了原煤和型煤假三轴压缩声发射实验,从力学性能、断裂模式和声发射时空演化、频带能量分布、非线性特征等方面着重讨论和分析.结果表明:加载过程中释放的声发射能量和峰值应力总能量与煤样强度密切相关,原煤主要为剪切和拉伸混合破坏模式,型煤主要为拉伸轴裂破坏模式;煤样的声发射位置分别对应其宏观破裂形态,但发生时间和空间分布不同;在峰前加载阶段,原煤的声发射信号相对较少,而型煤的声发射响应剧烈,并在峰值应力时刻达到最大值;通过小波包分析得到型煤的声发射频带能量分布范围小于原煤,原煤的声发射信号频率主要集中在 10～120 kHz,而型煤的声发射信号仅在 0～100 kHz频率范围内活跃,说明型煤的微破裂规模大于原煤;原煤和型煤的波形能量90%活跃在 0～150 kHz;当加载试样接近失稳破坏时,即加载应力为峰值应力的 99%左右时,原煤和型煤声发射信号的Hurst指数均大于0.5,表明声发射时间序列与加载过程具有长期相关性.
关键词：原煤型煤声发射演化特征假三轴压缩实验频带能量分布非线性特征Hurst指数
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51874133)国家自然科学基金(52174111)
论文发表日期：2024-05-10
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：10( 125-134 )
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