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煤单轴加载破裂时的差分红外方差特征

发布时间:2019-01-06 15:54
【摘要】:为探寻煤在承载受力破裂过程中红外辐射温度场的异常,对煤破裂时的红外辐射特征进行量化表述。提出一种新的红外辐射定量分析指标,即差分红外热像序列图的温度方差(差分红外方差),对煤样单轴加载破裂过程中红外辐射温度场的瞬时变化特征进行探究。研究结果表明,煤样破裂时的差分红外方差会发生突变。突变时刻与载荷曲线突降以及红外热像序列图出现异常的时刻一致,具有同步性。长方体煤样破裂时,差分红外方差突变程度约达到其加载过程中平均振幅的88.3~1 905.7倍(约700倍),立方体煤样破裂时为16.2~448.5倍(约130倍),具有显著性。发生突变煤样的比例约为95%,具有普遍性。研究结果可应用于由煤岩受力破裂引起的岩爆、煤爆等自然灾害和人类工程灾害等的预报预警,可为煤矿保水开采和岩层控制提供借鉴。
[Abstract]:In order to find out the anomaly of infrared radiation temperature field in the process of coal bearing rupture, the characteristics of infrared radiation during coal rupture are quantitatively described. A new quantitative analysis index of infrared radiation, namely the temperature variance (differential infrared variance) of the differential infrared thermal image sequence diagram, is proposed. The instantaneous variation characteristics of the infrared radiation temperature field during uniaxial loading and rupture of coal samples are investigated. The results show that the differential infrared variance (DIR) of the coal sample will change when the coal sample is ruptured. The sudden change time is consistent with the moment of sudden drop of load curve and the abnormal time of infrared thermal image sequence diagram. When the cuboid coal sample is ruptured, the mutation degree of differential infrared variance is about 88.3 times (about 700 times) of the average amplitude in the loading process, and 16.2% 448.5 times (about 130-fold) when the cuboidal coal sample ruptures, which is significant. The proportion of coal samples with sudden change is about 95%, which is universal. The results can be applied to the prediction and early warning of rock burst, coal explosion and human engineering disasters, which can be used as a reference for coal mining and strata control.
【作者单位】: 西安科技大学能源学院;中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室;中国矿业大学矿业工程学院;宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院;
【基金】:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB251600)~~
【分类号】:TD313

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本文编号:2403005

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