煤炭学报

作者：丁鑫, 肖晓春, 吕祥锋, 赵同彬, 尹延春, 宋义敏, 杨小彬, 潘一山,

关键词：声发射, 煤岩破坏, 小波时-频变换, 裂纹扩展, 应力波,

掌握声发射信号时-频域特征及其与煤岩力学性质间的本质联系是利用该方法预测、预警煤岩失稳的基础。以具有不同夹矸和原始裂隙煤岩压缩破坏声发射监测试验为基础，引入小波变换方法，结合数字信号分析、岩石力学等相关理论深入分析煤岩破坏过程声发射时-频信号演化规律，构建了裂纹扩展释放弹性能引起应力波的振幅、频率力学表达。结果表明:受所含弱夹矸或裂隙增加影响煤岩强度、弹性模量降低，峰后软化特征明显，声发射存在由低幅振荡向高幅脉冲转化的信号激增点，强度越高，能量信号幅值显著提高、累积总能量越多，波形幅值增加，信号波形两相邻波峰间隔时间增长，夹杂的小幅振荡波越少;db5和sym2小波基函数分别与激增点、峰值点时域波形相似度最高，更适用于煤岩声发射信号研究;试验所用煤岩声发射信号主频带为0~70 kHz，煤岩强度越低信号频率分布越宽泛，随所受应力升高信号频带分布范围逐渐向主频移动。弹性模量和裂纹扩展速率共同确定了应力波振幅的变化范围，裂纹尺寸决定了振幅和频率的变化趋势，裂纹扩展速率是决定应力波频率的关键参量，进而三个参量共同影响声发射信号时-频特征。试验结果建立了裂纹表征参量与声发射信号频率、幅值的定性描述，为提高声发射信号监测准确性提供了理论基础，开展该理论的定量化的应用是后续研究工作的重点。

来源：2019年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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