掘进工作面前方断层构造的声电响应规律研究

发布时间：2017-12-21 22:28

  本文关键词：掘进工作面前方断层构造的声电响应规律研究　出处：《中国矿业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：掘进工作面前方的断层等地质构造异常区常会造成煤与瓦斯突出、突水等突发事件,严重影响煤矿的安全生产,威胁矿工的生命安全。煤岩受载破裂过程中会产生声发射和电磁辐射信号,地质构造区域内煤岩体应力及力学性质会发生改变,从而影响煤岩破裂产生的电磁辐射和声发射信号。因此,通过监测分析巷道掘进过程中的声电信号变化规律、识别出工作面前方地质构造异常区对煤矿安全生产具有重要意义。本文利用FLAC3D软件对掘进工作面前方应力分布特征进行了数值模拟,分析了断层对掘进工作面应力的影响范围及影响规律;利用煤岩变形破坏声电实验系统,测试了预制裂纹煤岩变形破坏过程中声发射和电磁辐射信号,分析了预制裂纹对煤岩破坏过程中声发射和电磁辐射信号的影响规律;现场测试并分析了掘进工作面穿过断层过程中声发射和电磁辐射信号强度的响应规律及其频谱特征。研究得到了以下结论:(1)掘进工作面前方应力以垂直方向应力为主,走向应力最小,断层对垂直应力的分布规律影响作用最为明显,影响范围也最大。(2)预制裂纹对煤岩试样变形破坏过程中的电磁辐射和声发射信号影响程度不同,由于煤岩体结构和电磁辐射与声发射产生机理的差异,预制裂纹对声发射的影响程度要大于电磁辐射。裂纹倾角不同,煤岩试样的抗压强度也不同。煤岩试样变形破坏过程中的电磁辐射对应力的敏感程度要高于声发射信号。(3)掘进工作面穿过断层的过程中声发射和电磁辐射信号强度变化具有明显的阶段性,其变化规律主要有:(1)接近断层过程中呈台阶式上升趋势,远离断层时呈台阶式下降趋势,(2)通过断层过程中声发射和电磁辐射的波动性加剧。(4)掘进工作面穿过断层过程中,电磁辐射和声发射信号的主频有频移现象,主频幅值有先上升后下降的变化趋势:工作面接近断层和远离断层时,声电信号的主频较大,信号分布比较分散,主频幅值也比较小;工作面通过断层过程中,声电信号的主频较小,信号分布比较集中,主频幅值较大。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD76

【参考文献】

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本文编号：1317416