含瓦斯煤受载破坏表面电位特征研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kathy052
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本文利用建立的含瓦斯煤受载破坏表面电位实验系统测试了在不同压力下瓦斯对煤岩体受载破坏产生表面电位的规律,并对信号的特征规律进行了分析和解释。主要研究了电位信号与煤体吸附瓦斯压力的关系;测试不同的加载方式下(单轴、循环加载、分级加载等)产生的表面电位信号,分析在不同破坏方式下产生电位信号的特征规律;运用灰色尖点突变理论对含瓦斯煤岩受载破坏过程中的电位信号进行分析处理。得到的研究成果如下:1)煤体在吸附瓦斯过程中能够产生表面电位信号,且随着吸附时间的增长表面电位信号逐渐增大。对于同一个煤样,不同瓦斯压力下吸附过程中煤体产生的表面电位信号对前一次吸附瓦斯压力下煤体产生的电位信号具有记忆效应,当吸附瓦斯压力超过前一次吸附瓦斯压力值时,煤体产生的表面电位信号较大。而当吸附瓦斯压力低于前一次吸附瓦斯压力值时,煤体产生的表面电位较小。2)含瓦斯煤在受载破坏过程中可以产生表面电位信号,且电位信号和载荷的变化趋势具有较好的一致性;对于同一类型煤样,当充入0.8MPa的瓦斯时煤样受载破坏产生的表面电位最大值为17mV,对应的应力水平为75%,比不含瓦斯煤样受载破坏产生的表面电位大了4倍多,其应力水平也比不含瓦斯时的应力水平要小,随着充入瓦斯压力的增加,电位信号最大时的应力水平逐渐减小。3)采用灰色理论和突变理论相结合的办法,建立了预测含瓦斯煤破坏失稳的灰色-突变模型,并运用建立的含瓦斯煤破坏失稳判定的灰色-突变模型,对实验研究进行了预测,结果表明电位信号对含瓦斯煤的破坏具有明显的前兆特征。4)研究了含瓦斯煤体受载破坏表面电位机制,其受载破坏过程是瓦斯和应力共同作用的结果。当有瓦斯存在时,使得煤体裂纹壁间引力减小,有利于裂纹的扩展,宏观上表现为煤体强度降低。本文的研究对于进一步揭示煤体破裂的微观过程具有重要的理论意义。
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