含瓦斯煤破裂的声发射特性与瓦斯压力响应研究

"含瓦斯煤破裂过程中声发射行为特性的研究" 本文主要探讨了含瓦斯煤在失稳破坏过程中的声发射行为及其演化规律。研究人员以含瓦斯原煤作为研究对象，采用了一种配备有声发射同步监测功能的含瓦斯煤三轴力学伺服实验装置，对不同瓦斯压力条件下的含瓦斯煤进行全应力应变和声发射行为的同步监测实验。 通过实验，研究者观察到含瓦斯煤的物理特性随着瓦斯压力的增加而发生显著变化。具体表现为，含瓦斯煤的弹性模量、峰值强度以及峰值应变都呈现线性下降的趋势，这表明在高瓦斯压力下，煤体的力学性能会减弱，更容易发生大应变的破坏。同时，应力应变曲线的整体形态也趋向于“低应力诱发大应变”的特征，这意味着在瓦斯压力的作用下，煤体的破坏可能在较低的应力水平下就可能发生。 进一步分析声发射行为，研究者将破裂过程划分为四个阶段：Ⅰ平静期、Ⅱ提速期、Ⅲ加速期和Ⅳ稳定期。在这些阶段中，声发射的活跃程度显著增加。特别是在提速期和加速期，声发射事件的累计计数和能量参数相较于平静期分别提高了6.39倍和8.39倍，以及37.5倍和43.7倍，显示出强烈的动态响应。这表明在煤体破裂的前期，声发射活动的加剧可能是煤体即将失稳的预警信号。 对比不含瓦斯的煤样，研究发现，在同样的加载条件下，含瓦斯煤在提速期和加速期的声发射参数累积量明显更低，这可能是因为瓦斯的存在改变了煤体的内部结构，降低了其稳定性。同时，瓦斯压力与声发射参数累积量之间的关系呈现出指数函数衰减的特性，揭示了瓦斯压力对声发射活动的抑制作用。 这项研究对于理解含瓦斯煤体的破坏机理，预测矿井瓦斯突出事故，以及制定相应的安全预防措施具有重要意义。通过声发射监测技术，可以实时跟踪煤体的损伤和破坏状态，为矿井的安全管理提供科学依据。未来的研究可以进一步探讨瓦斯压力、煤的物理性质以及声发射参数之间的复杂相互作用，以提高预测精度和煤矿安全生产水平。