煤岩膨胀破裂声发射特征实验：过程划分与预警指标

本篇论文主要探讨了煤岩膨胀破裂过程中的重要声发射特征和应变行为。针对煤炭行业对煤岩膨胀破裂过程中的声发射研究相对匮乏的情况，研究人员进行了系统的实验研究。研究发现，煤岩膨胀破裂过程可以划分为三个阶段：微破裂阶段（Ⅰ）、宏观裂纹生成及扩展阶段（Ⅱ）和劈裂阶段（Ⅲ）。在这个过程中，煤和岩样的应变行为表现出一致的趋势，即从缓慢增加到加速再到峰值，但声发射信号在这三个阶段间有显著差异。 在微破裂阶段（Ⅰ）和宏观裂纹阶段（Ⅱ），煤样产生的声发射振铃计数较为丰富，而在接近劈裂阶段（Ⅲ）时，累计振铃计数呈现出指数型增长。相比之下，砂岩在相同的阶段中，声发射振铃计数较少，表现为先突然增多然后趋于平稳。这表明不同岩石类型的声发射响应在煤岩膨胀破裂过程中具有独特的动态特性。 值得注意的是，煤岩膨胀破裂过程中伴随着明显的变形局部化现象。应变变异系数的突变以及声发射峰值频率段的增多，被识别为煤岩膨胀破裂失稳破坏的潜在前兆指标。这些发现对于理解和预测煤岩膨胀破裂，以及在煤炭开采等工程中实施有效的监测预警策略具有重要意义。 此外，文章还提到了相关领域的研究进展和展望，如煤炭智能化开采、煤矿智能化技术、5G通信技术应用、人工智能在矿山中的应用、大数据研究、煤矿信息化建设、矿井定位技术、智能监测与预警、瓦斯抽采技术、物联网技术等。这些技术进步将为煤炭行业的安全和效率提升提供强有力的支持。 这篇论文不仅提供了深入的煤岩膨胀破裂过程中的声发射和应变特性研究，也展示了与煤炭行业智能化转型相关的前沿技术和未来发展方向，对于煤炭开采、灾害预防以及矿山安全管理具有实际价值。