煤体破裂的低频电磁信号特征与分析

"煤体破裂过程中电磁信号低频特性研究" 本文主要探讨了煤体破裂过程中电磁信号的低频特性，特别是在型煤试样单轴压缩加载过程中的表现。研究采用了煤岩低频电磁辐射实验系统，该系统能够捕捉到型煤在不同破坏阶段产生的电磁辐射信号。在实验中，研究人员应用了希尔伯特-黄变换（HHT）这一先进的信号处理技术，其主要目的是去除高频噪声，从而提取出低频电磁信号的有效成分。 希尔伯特-黄变换是一种非线性、非稳态信号分析方法，它通过希尔伯特谱分析，可以对信号进行时频局部化分析，有效地分离出信号中的低频部分。通过这一方法，研究者能够清晰地识别出不同阶段的电磁辐射信号特征。 在型煤的压密阶段，低频电磁信号的幅值和能量显著增大，这可能与煤体内部结构的紧密化和应力状态的改变有关。而当煤体进入线弹性阶段，虽然也会间歇性地产生低频电磁信号，但其能量相对较低，这可能反映了煤体微小裂纹的产生和扩展。在型煤破裂阶段，低频电磁信号的幅值和能量急剧增强，这与煤体破裂过程中的动态应力释放和能量释放相吻合，是煤体即将发生断裂的强烈信号。 通过频谱分析，研究发现低频电磁辐射信号的频率范围主要集中在0至18 Hz之间，这一发现证实了型煤破裂过程中电磁信号的显著低频特性。同时，信号幅值和能量的变化趋势与型煤的破裂状况有高度相关性，这为监测和预测煤体破裂提供了新的可能性。这种非侵入式的监测方法对于煤矿安全生产，尤其是预防煤岩动力灾害，如冲击地压，具有重要的理论价值和实际应用前景。 本研究揭示了型煤破裂过程中低频电磁辐射信号的特性，通过希尔伯特-黄变换和频谱分析，进一步理解了这些信号与煤体破坏过程的关系，为煤炭行业的安全监测提供了新的理论依据和技术手段。