煤岩单轴压缩研究：微震信号与应力分析

"本文主要研究了煤样的单轴压缩变形及其伴随的微震信号与应力变化，通过现场典型软硬煤试样的实验，探讨了煤岩在加载模式下的强度、破坏特征以及压缩过程中的侧向应变与破裂机制之间的关系。实验揭示了煤样在主破裂前的微震信号特征，预示了破坏即将发生，为煤矿安全提供了预警依据。" 在煤炭开采过程中，了解煤岩的力学特性和破坏机制至关重要，因为这直接影响到矿井的安全。本研究由魏利娜、王恩元、薛世鹏、钱伟华和张鹏等人在中国矿业大学安全学院进行，他们选择了现场实际的软硬煤样本，利用先进的新三思微机控制电液伺服压力试验机进行了单轴压缩实验。 实验的核心在于分析煤岩在不同加载模式下的强度变化和变形特征。单轴压缩实验是评估材料抗压性能的常用方法，它能揭示煤岩在受压状态下的破坏过程。通过对煤样的测试，研究人员发现煤岩在主破裂发生前，其微震活动非常微弱，但伴随着主频带的变宽、振幅的增大以及信号频率的复杂化。这些微震信号的变化是煤岩内部应力状态改变的直接反映，也是煤岩结构即将破坏的预兆。 微震技术是一种监测地层动态的非侵入性方法，它可以捕捉到煤体内部微小的应力释放事件，从而提供关于煤岩稳定性的重要信息。在本文的研究中，微震信号的增强与煤岩应力达到峰值同步，表明煤样已进入临界状态。这一发现对于预防煤矿事故、提前采取安全措施具有重要意义。 此外，通过分析煤岩的侧向应变，研究者建立了侧向应变与破裂机制之间的关联。侧向应变是煤岩在压缩过程中体积变化的间接体现，它反映了煤岩在应力作用下的内部结构重组。这种关系的建立有助于更准确地预测煤岩的破坏模式，为矿井支护设计和开采策略提供科学依据。 这篇研究工作深入探讨了煤岩在单轴压缩条件下的力学行为，特别是微震信号与应力分布的关联，为提高煤矿安全水平提供了理论支持和技术手段。研究结果对于煤炭行业的实践应用具有重要的参考价值，有助于实现对煤矿安全状况的实时监控和风险预警。