為分析瓦斯環(huán)境對煤體受載破裂過程中的聲發(fā)射(AE)頻帶能量的影響,以構造煤體為研究對象,利用自行研制的含瓦斯煤體試驗裝置進行單軸壓縮試驗,采用快速傅里葉變換(FFT)與小波包分析的信號處理方法,得到不同瓦斯壓力下的煤體破裂AE頻帶能量特征。結果表明:瓦斯壓力越大,煤體破裂產(chǎn)生的AE信號主頻越大,頻帶越窄,頻譜逐漸由復雜多峰形態(tài)轉變?yōu)閱畏逍螒B(tài);瓦斯環(huán)境下,隨著受載應力的增加,頻帶逐漸豐富,頻譜逐漸左移;當瓦斯壓力變化時,2. 92～4. 38、4. 38～5. 84、7. 3～8. 76 kHz等3個頻帶的能量變化趨勢較為明顯;處于2. 92～4. 38 kHz頻帶內(nèi)能量的變化量與4. 38～5. 84、7. 3～8. 76 kHz能量的變化量之和基本相等,且呈現(xiàn)相反的變化趨勢;當構造煤體所受應力增加時,4. 38～5. 84與7. 3～8. 76 kHz分別為能量增加與減少幅度最大的頻帶;可以將2. 92～4. 38、4. 38～5. 84 k Hz作為研究構造煤體在瓦斯環(huán)境中受載破壞的特征頻帶。

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【部分圖文】：

圖1 部分試樣

煤樣取自淮南礦區(qū)，由于煤較軟，制備原煤試樣的難度較大，所以試驗采用型煤試樣。煤樣從井下取出后，經(jīng)粉碎篩選后，取出粒徑為0～1mm與1～3mm的煤粉與質(zhì)量分數(shù)為3%的腐殖酸鈉水溶液均勻混合，三者質(zhì)量比為6∶19∶5[13]，在成型壓力為20MPa的情況下，穩(wěn)壓15min后壓....

圖2 試驗系統(tǒng)

試驗系統(tǒng)如圖2所示，利用電子萬能試驗機對型煤試樣進行單軸壓縮試驗，加載速率為0.05mm/s。使用AE分析儀進行監(jiān)測，AE門檻值為40dB，外部增益放大器為60dB。井下煤樣所取位置處瓦斯壓力為0.8MPa，參考此壓力，設置0.3、0.5、0.7和0.9MPa等4種瓦斯環(huán)....

圖3 應力-應變曲線

選擇典型的試驗結果，得到了試樣在不同瓦斯壓力下的應力-應變曲線，如圖3所示。由圖3可知:瓦斯壓力越大，煤體的單軸抗壓強度越低。選取瓦斯壓力為0.5MPa時的典型試樣，對試樣受載破壞過程的AE信號進行時域分析，如圖4所示。煤體受載破壞過程主要包括4個階段:I壓密階段、II彈性變形....

圖4 瓦斯壓力0.5 MPa時試樣AE信號時域

選取瓦斯壓力為0.5MPa時的典型試樣，對試樣受載破壞過程的AE信號進行時域分析，如圖4所示。煤體受載破壞過程主要包括4個階段:I壓密階段、II彈性變形階段、III塑性變形階段、IV峰后破壞階段。在I和II階段，試樣的變形量很小，產(chǎn)生的AE事件較少且能量偏小，此時能量歸一化曲線....

本文編號：4040372