冲击倾向性煤损伤程度下的声发射分形特性及其预兆研究

本研究聚焦于冲击倾向性煤在单轴压缩过程中的声发射分形特性，通过进行了一系列的单轴压缩实验。研究者利用声发射振铃计数损伤模型和声发射参数时间序列分形维数计算方法，深入探讨了煤样在不同损伤程度下的声发射行为。他们发现，当煤样出现大规模破裂时，声发射活动会明显增强，特别是较大振铃计数的产生，这表明裂纹扩展和聚集过程中释放了大量的能量。冲击倾向性煤的声发射活动主要集中在应力应变过程的后期，反映出其在损伤累积到一定程度后的反应。 煤样的损伤进程被划分为三个阶段：初始损伤阶段、损伤演化阶段和损伤持续增长阶段。在这些阶段中，声发射振铃计数的比例分别为1.61%、14.83%和83.56%，显示出损伤持续增长阶段虽然占比较少，但产生的声发射振铃却非常多。随着损伤程度的增加，声发射的分形维数起初逐渐增大，然后在达到30%损伤程度时突然下降，接着呈现出波动上升的趋势。当损伤程度升至80%时，分形维数达到局部峰值后急剧下降，形成一个典型的倾斜的"M"型曲线。 这种分形维值的突降现象具有显著的指示意义，它可能预示着煤样的失稳和即将发生的破坏。因此，对于冲击倾向性煤的研究者和工程师来说，监测这一指标有助于早期识别潜在的风险，从而采取适当的预防措施，保障煤炭开采过程的安全。这项研究为煤炭工业的灾害预警提供了科学依据和技术支持，提升了煤炭开采过程中的安全管理水平。