煤自燃过程中声波效应及前兆特征研究进展
孔彪1
钟建辉1
陆伟2
胡相明1
高李阳1
庄则栋1
孙晓磊1
时林超1
1.山东科技大学安全与环境工程学院,山东 青岛 2665902.安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽 淮南 232001
摘要：基于声波技术感知煤自燃温度的方法具有应用场景广、实时连续性强等优势,但煤自燃过程中声波信号的前兆特征还未有揭示,进行煤自燃过程中声波效应和前兆特征的研究,为声波法探测预警煤自燃提供理论基础.首先理论分析煤岩热损伤破裂演化过程、声波传输特征,在此基础上建立了 3种尺寸煤自燃声波信息测试系统,测试了煤升温及燃烧过程中次声波、声发射及声波声速信息,利用线性拟合、多重分形理论、傅里叶变换等方法,围绕声波信号的时序特征、与温度相关性、空间特征、非线性特征及频谱等方面进行分析,揭示煤自燃过程中声波信号前兆特征规律.结果表明:煤自燃过程中,随着温度升高,次声波声压值阵发性增长,声发射信号的振铃计数、能量值及声波声速与温度正相关;煤自燃前期次声波信号、声波声时变化更为明显,声发射信号在 100℃之后的增大变化更显著;声波信号具有空间特征,随着热源距离增加,振铃计数、能量发生降低变化,温度升高不同距离下的声速值均不断增加,声速与温度拟合方程R2 均超过 0.9;煤升温过程中次声波、声发射信号具有多重分形特征并与煤自燃热破裂具有较好对应性;此外,煤升温过程中次声波主频发生迁移、主频幅值不断增加.最后对煤田高温异常区进行声发射测试,温度异常区域声发射信号变化明显.
关键词：煤自燃次声波声发射时空演化频域特征
分类号：TD76(矿山安全与劳动保护)
资助基金：山东省自然科学基金面上资助项目(ZR2023ME115)国家自然科学基金(52374219)山东省高等学校青创科技支持计划资助项目(2023KJ086)
论文发表日期：2025-02-28
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：11( 211-221 )
英文信息