煤炭学报

作者：李鑫, 刘志勇, 杨桢, 李昊, 周婧, 卜婧然, 王艺儒, 颛孙忠明,

关键词：煤岩, 变形破裂, 微震电压, 演化规律, 单轴压缩,

受载复合煤岩在变形破裂过程中由于裂隙生成与扩展会有微小震动的产生，其变化特征与煤岩应力以及破裂形变之间有着紧密的联系。通过利用波动原理、震–电转化原理等相关理论并采用PVDF压电薄膜与相关信号放大滤波技术相结合，自主研发将微小震动转化成电压信号并采集的新型设备，在不同加载速率与不同煤层占比的条件下对复合煤岩进行单轴压缩试验，研究受载复合煤岩变形破裂过程中各个阶段的微震电压演化规律，得到复合煤岩体在变形破裂过程中微震特性以及其与煤岩体破裂之间的关联。结果表明：自研微震电压采集设备具有较高的准确性和灵敏性，采集到的电压数据能够作为描述受载煤岩微震特征的依据；受载复合煤岩在不同加载速率的条件下，应力变化过程与微震电压变化呈正相关，微震电压对于加载速率的变化相比应力更加敏感；各应力阶段微震电压演化规律不同，压密阶段微震电压的幅值由低缓慢上升，弹性阶段微震电压变化在前中期呈不规则的小幅度波动，后期微震电压出现由低到高的波动变化，屈服阶段微震电压波动幅值加剧，末期出现破裂前兆特征，破裂阶段微震电压出现与应力峰几乎同步最大的脉冲幅值，当煤岩完全破裂后迅速恢复到平稳状态；复合煤岩组合比例的增加导致微震电压主体幅值分布范围和平均幅值增大，峰值电压下降，煤岩破裂瞬间电压的幅值数量减少，整体分布由稠密变稀疏。将复合煤岩受载变形破裂过程产生的微小震动转化为电压信号并分析其演化规律，得到复合煤岩微震特征与煤体内部结构变化的关联，为煤矿行业的安全生产和可持续发展提供新的技术方法。

来源：2025年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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