煤岩变形破坏过程微震信号实验研究

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1、煤岩变形破坏过程微震信号实验研究魏利娜，王恩元，钱伟华，薛世鹏，蒲阳（中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221008）摘要：本文釆用实验室实验与定性分析相结合的方法，测试了煤岩变形破坏的微震信号，对煤岩变形破坏的微震信号规律及特征进行了対比分析，初步探讨英机理。分析结果表明，煤样和岩样在主破裂发生前呈现岀很弱的微震信号，即破坏发生前主频带变宽，应力达到最大值，信号频率最复杂。这就盘味着煤样在该阶段已经进入危险状态，此时就必须采取相应的措施。因此，可以利用煤岩变形破坏发生的微震信号变化特征预测预报煤岩动力灾害发生。关键词：煤岩；微震；破坏变形中图分类号：TU458E

2、xperimentalstudyonMicro-seismicSignalFeaturesandRegularofCoalandRockduringDeformationandFractureWeiLina,WangEnyuan,QianWeihua,XueShipeng,PuYang（FacultyofsafetyEngineering,CUMT,JiangSuXuZhou221008）Abstract:Thispaperadoptedthemethodofcombininglaboratoryexperimentswithqualitativeanalysis

3、totestthecoalandrockdeformationandfailureofmicro-scismicsignals.Bycomparedandanalyzedtheregularityandcharacteristicsofmicro-scismicsignals,toexploreitsmechanism.Theresultsshowthatthecoalandrocksamplesshowingaweaklymicro-scismicsignalbeforethemainfracturethatthedamageoccurredbeforethem

4、ainbandbroadening,whenthestressreachedthemaximumsignalfrequencyisthemostcomplex・Thismeansthatcoalhasenteredadangerousphaseinthestate,soitmusttaketheappropriatemeasures・Therefore,itcanusemicro-seismicsignalchangescharacteristicsofcoalorrockdeformationandfailureoccurringforecastingdynam

5、icdisaster・Keywords:coalorrock;micro-seismic;deformationandfailure0引言在发生煤岩体破坏时，均伴育微震事件的发生。对煤岩体的破坏产生的微震特征的研究，对于揭示煤岩体微观破坏过程和煤岩体微震事件的变化，对促进煤岩体微震监测技术的发展和应用有巫要的理论和现实意义［口］。H丽，微震（MS）监测技术通过监测井下微震事件的发生可以及时发现矿井煤岩动力灾害事故的前兆，并及时采取有效措施，避免煤岩动力灾害事故的发卞。微靈监测系统被认为是煤岩动力灾害事故最冇效的临测方法Z—⑴。但是，自微震监测系统从国外引进国内以來

6、，该系统主要应用于金属矿山，且大多数情况只是简单的借用声发射和传统的地震探测技术和设备，而且其监测的是大范围的矿井煤岩动力现象，而不是小范围的冲击地压。该系统的主要功能是丧动事件的定位和能量的统计分析，没有从破裂发生的动态过程推演岩层的运动结构、采动应力场的分布和灾害危险性的发展趋势［3］,因而无法从根本上揭示煤矿冲击地压的机理和应用于预测预报煤岩动力灾害。本文使用煤岩破坏加载实验，对煤岩体破坏产生的微震信号特征规律进行分析比较，更好的理解微震事件产牛的机理。作者简介：魏利娜，（1987小女，河南濮阳人，硕士研究生，煤岩动力灾害通信联系人：王恩元，（1968・），

7、男，内蒙古卓资人，教授.博士生导师，主要从事煤矿安全及煤岩动力灾害预报等方面的研究.E-mail:weytop@263.net;1煤岩特征及实验方法1.1煤岩特征本实验以煤矿煤样为主，另有煤层顶底板岩石。煤岩试样均由井下采集的人块煤体或者顶板岩右•通过切割加工而成。试样在中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室岩层控制实验中心加工成100-100-100mm的正方体试样进行加载。1.2实验方法实验在屮国矿业大学新三思微机控制电液伺服压力试验机MTS815.02上进行。实验系统由微机控制电液伺服压力试验机、微应变数据采集系统、电磁屏蔽系统、微震（MS）信号采集和

8、数据处理系