声发射信号研究进展及其在煤温感知领域应用前景
郭军1
王凯旋2
蔡国斌2
金彦2
刘荫2
1.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054;国家矿山应急救援(西安)研究中心,陕西 西安 7100542.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054
摘要：声发射信号已广泛应用于冲击地压、煤与瓦斯突出及顶板大面积来压等动力灾害预测预报、地应力测试、岩体稳定性评价等领域.借鉴声发射技术成熟的监测原理和有效的测试手段,也可快速检测煤岩体中温度等特征参数,并有望应用于矿井煤自燃灾害精准探测领域.通过文献调研,分析、归纳和阐述了声发射信号在非均介质、多孔介质以及煤岩体内传播时的畸变特征和传播衰减影响规律的研究进展及其应用,其主要是通过数值模拟、数学建模、特征变量控制试验,并结合声波传播理论进而研究非均介质、多孔介质及煤岩体内声发射信号传播特性和响应参数,并将研究结果应用于损伤检测、仓储粮食温度监测、矿山动力灾害预测预报等领域.重点梳理了声发射信号在不同煤岩体内的传播特性及影响因素,主要包括:不同瓦斯含量、含水率和压力载荷下的煤岩体.研究并总结了声发射信号的处理与分析方法,受制于矿井下煤自燃隐患发生时会加热煤岩体及周围环境空气,产生"燃烧音"的同时也会伴有一定的环境噪音,为推进声发射信号处理与分析技术进一步完善和系统化,将声发射信号特征参数处理分析与小波分析、声波滤除算法等理论有机结合,提出了构建声发射信号特征参数分析与提取算法技术思路来处理声信号.声发射信号在煤岩体内传播过程中,受煤岩体物理性质、煤种、瓦斯含量、含水率等多因素影响,尤其是在松散煤体内传播过程中,还会受到煤自燃形成的非均匀温度场、煤体块度、煤自燃气体组分浓度、松散煤体空隙特征等因素影响.结合声学和煤自燃理论,展望了声发射信号在煤体温度监测和煤自燃灾害预警领域的应用前景,其途径包括针对煤岩体内声发射信号的传播衰减特征开展试验模拟与数值仿真,以及理论分析与建模,以进行温度反演与非均温度场重建,为解决采空区等隐蔽空间火源精准探测难题提供新的思路.
关键词：声发射信号煤自燃传播规律煤温感知煤火探测
分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52004209)国家自然科学基金(52174198)国家重点研发计划(2018YFC0808201)
论文发表日期：2022-11-25
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：9( 84-92 )
英文信息