煤岩破裂过程声发射时-频信号特征与演化机制
丁鑫1
肖晓春1
吕祥锋2
赵同彬3
尹延春3
宋义敏4
杨小彬5
潘一山6
1.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新,1230002.北京科技大学土木与资源工程学院,北京,1000833.山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛,2665904.北方工业大学土木工程学院,北京,1001445.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京,1000836.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000;辽宁大学环境学院,辽宁沈阳110136
摘要：掌握声发射信号时-频域特征及其与煤岩力学性质间的本质联系是利用该方法预测、预警煤岩失稳的基础.以具有不同夹矸和原始裂隙煤岩压缩破坏声发射监测试验为基础,引入小波变换方法,结合数字信号分析、岩石力学等相关理论深入分析煤岩破坏过程声发射时-频信号演化规律,构建了裂纹扩展释放弹性能引起应力波的振幅、频率力学表达.结果 表明:受所含弱夹矸或裂隙增加影响煤岩强度、弹性模量降低,峰后软化特征明显,声发射存在由低幅振荡向高幅脉冲转化的信号激增点,强度越高,能量信号幅值显著提高、累积总能量越多,波形幅值增加,信号波形两相邻波峰间隔时间增长,夹杂的小幅振荡波越少;db5和sym2小波基函数分别与激增点、峰值点时域波形相似度最高,更适用于煤岩声发射信号研究;试验所用煤岩声发射信号主频带为0～ 70 kHz,煤岩强度越低信号频率分布越宽泛,随所受应力升高信号频带分布范围逐渐向主频移动.弹性模量和裂纹扩展速率共同确定了应力波振幅的变化范围,裂纹尺寸决定了振幅和频率的变化趋势,裂纹扩展速率是决定应力波频率的关键参量,进而3个参量共同影响声发射信号时-频特征.试验结果建立了裂纹表征参量与声发射信号频率、幅值的定性描述,为提高声发射信号监测准确性提供了理论基础,开展该理论的定量化应用是后续研究工作的重点.
关键词：声发射煤岩破坏小波时-频变换裂纹扩展应力波
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2017YFC0804208)国家自然科学基金(51774164)国家自然科学基金(51774048)
论文发表日期：2019-01-01
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：13( 2999-3011 )
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