松散煤体中声波传播特性及主要路径实验研究
邓军1
屈高阳2
任帅京2
王彩萍1
王津睿2
赵小勇2
白光星1
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;陕西省煤火灾害防治重点实验室,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
摘要：松散煤体高温点精准探测一直是煤堆和煤仓煤自燃火灾防控领域的主要难题,研究声波测温法探测松散煤体温度异常具有重要的实际意义.声波在松散煤体中传播路径的确定是声学测温技术在松散煤体中应用的前提与基础,为了探究声波在松散煤体中的传播特性和主要路径,以长焰煤、瘦煤、无烟煤为研究对象,考虑松散煤体的级配特性,采用声波飞渡时间测试系统,分别测试了声波在纯气体环境以及松散煤体饱和气体环境中的声波飞渡时间,计算了声波在3种气氛环境下不同煤样中飞渡时间的变化率.结果表明:伪随机信号的互相关结果较好,其互相关结果的伪峰与主峰之间相差较大,对主峰判定的干扰较小;声波的传播速度与气体摩尔质量呈反比,声波在氮气、空气及二氧化碳3种气体介质中传播时,在二氧化碳中传播速度最慢,在氮气与空气中的速度相近;相较于气体环境中的传播,声波在同一种气氛条件下松散煤体中的飞渡时间变长,但飞渡时间变化规律与纯气体环境中相同(飞渡时间由长到短依次为二氧化碳、空气、氮气),表明声波飞渡时间与煤的变质程度关系较小;对无烟煤煤样进行重新装样后测试发现,声波飞渡时间变短,但是在松散煤体饱和二氧化碳与饱和空气中的飞渡时间依旧相差较小;在3种气氛环境的不同煤样中,声波在氮气-空气气氛中飞渡时间变化率最小;在氮气-二氧化碳气氛中的变化率最大;不同环境中声波飞渡时间变化率的变化趋势相同,表明声波在松散煤体中传播时主要沿着松散煤体空隙进行传播.研究结果可为声波测温在松散煤体中应用提供一定的理论依据.
关键词：松散煤体级配特性飞渡时间传播路径声学测温
分类号：TD75(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074215)国家自然科学基金(52004211)陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2022JQ-517)
论文发表日期：2023-03-28
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：8( 1238-1245 )
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