煤体受热损伤过程的声电效应研究

发布时间：2017-06-21 10:18

  本文关键词：煤体受热损伤过程的声电效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国煤矿火灾比较严重，威胁着矿工的生命安全和矿井的高效生产，也浪费大量的煤炭资源，因此监测预防矿井火灾非常重要。目前声发射在监测预警煤岩动力灾害方面已经得到广泛的应用，同时煤岩电位监测方法研究取得了较大进展。煤岩加热过程中同样会产生声电信号，因此研究煤岩升温过程中声发射和电位变化规律，对隐蔽火灾探测具有重要的意义。 本文实验测试小尺寸煤样在加热破裂过程中的声发射、电位信号，研究煤样升温过程中的声电信号特征规律，分析挥发分对小尺寸煤样声电信号的影响；建立堆煤加热声电测试分析系统，研究加热过程堆煤表面温度场变化规律，分析单个测点加热过程中的声发射、电位信号特征规律，研究堆煤表面距热源相同及不同距离测点的声发射、电位信号的变化特征。结合煤体热破裂特征，分析煤体受热损伤过程的声发射、电位机理。 主要研究成果有： （1）煤体加热过程中，小尺寸煤样的声发射信号呈现先上升又缓慢下降，最后趋于稳定的变化特征，电位信号呈现微弱-逐渐增强-下降的变化特征；与挥发分含量小的煤样相比，挥发分含量大的煤样在加热初期电位信号有较大变化，声发射信号上升趋势也更为明显且实验过程中声发射、电位信号的变化幅度较大。 （2）堆煤试样在加热初期，表面温度分布均匀，随后出现分散的高温区域，随着加热的不断进行高温区域逐渐集中在堆煤的中部。 （3）堆煤试样在加热过程中也会产生声发射和电位信号，，各测点的声发射、电位信号与其温度的变化有较好的对应关系，堆煤表面温度低于80摄氏度时，声发射和电位信号稀少甚至没有；在80~120摄氏度时，声发射和电位信号开始活跃；当温度大于120摄氏度以后，声发射和电位信号不断增强，直到达到声发射和电位信号的最大值。 （4）堆煤试样中距热源距离相同的测点其声电信号变化趋势大致相同，随着温度的升高，声电信号不断增强；距热源较近的测点与较远的测点相比，温升速度大且测点的温度较高，使其早期就有明显的声电信号，且整个加热过程的声电信号变化幅度较大；同一测点的声发射和电位信号变化趋势有较好的一致性，随着声发射信号的上升，相应的电位信号也呈现增大的趋势。 （5）温度使煤体内部水分挥发分析出，导致局部膨胀形成热应力，迫使煤体内部破裂，颗粒之间发生摩擦或错位，从而产生声发射和电位信号；此外，电子动能克服逃逸功，煤体中大量电子逸出，对电位信号的产生也有一定的作用。
【关键词】：小尺寸煤样 堆煤 加热 声发射 电位
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD752
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1.绪论17-25
• 1.1 研究目的及意义17
• 1.2 自然火区早期预报技术研究现状17-19
• 1.3 声发射与表面电位国内外研究现状19-23
• 1.4 主要研究内容23
• 1.5 技术路线23-25
• 2.煤体加热的声电实验研究25-33
• 2.1 小尺寸煤样加热的声电实验系统25-28
• 2.2 堆煤试样加热的声电实验系统28-30
• 2.3 小尺寸煤样挥发分测定实验方案30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 3.煤体加热过程中的声电信号测试结果33-47
• 3.1 小尺寸煤样加热的声发射实验结果33-35
• 3.2 小尺寸煤样加热的电位实验结果35-38
• 3.3 堆煤试样加热的声发射实验结果38-42
• 3.4 堆煤试样加热的电位实验结果42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 煤体加热的声电特征分析47-69
• 4.1 煤的孔隙与裂隙47-48
• 4.2 煤的热破裂特征48-51
• 4.3 煤岩破裂声发射机理分析51-52
• 4.4 煤岩破裂电位机理分析52-55
• 4.5 挥发分含量对小尺寸煤样声发射信号的影响分析55-57
• 4.6 挥发分含量对小尺寸煤样电位信号的影响分析57-60
• 4.7 堆煤声发射、电位信号与温度的对应关系分析60-64
• 4.8 测点距离对堆煤声发射、电位信号的影响分析64-67
• 4.9 堆煤试样的声电信号的相关分析67-68
• 4.10 本章小结68-69
• 5 结论69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 主要创新点70
• 5.3 展望70-71
• 参考文献71-75
• 作者简历75-77
• 学位论文数据集77

【参考文献】

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本文编号：468367