煤岩水力压裂诱发声发射波形特征及信号识别研究

发布时间：2021-09-17 04:44

　　煤岩水力压裂技术广泛用于煤矿生产并且取得了很好地技术、经济效果,已成为煤矿安全高效生产的重要技术保障,但是该技术一直缺少有效的监测手段。本文采用微震/声发射理论和技术研究煤岩水力压裂声发射活动规律,从煤岩水力压裂实验出发,以时频分析、希尔伯特-黄变换、双差定位为工具,以MATLAB编程为技术手段,研究煤岩破裂诱发的声发射波形特征;发展一种适用于煤岩水力压裂实验的声发射事件识别方法;对水力压裂实验诱发的声发射事件进行定位,研究煤岩破裂过程中裂缝动态变化。通过自主设计并加工的实验系统成功的进行了煤岩水力压裂声发射监测实验;水压力到达峰值、声发射能量到达峰值以及试块表面渗水是试块破裂的主要现象;石灰岩和煤平均破裂水压力分别为18.5 MPa和8.75 MPa,石灰岩和煤试块破裂的峰值时间为600-700 s,石灰岩峰值时间总体小于煤的峰值时间。小波变换对实验中背景噪声分析结果表明实验过程中的背景噪声不影响声发射监测系统对声发射信号的接收;希尔伯特-黄变换能够对煤岩破裂声发射信号进行处理并得到声发射波形的幅值、持续时间、衰减比、主频等特征参数。水的参与使水力压裂实验声发射波形幅值比单轴压缩实验... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

粘贴应变片

MTS 试验机数据并读取最大破坏载荷，然后妥善保存数据最和电阻应变仪。 图 2-1 粘贴应变片Figure 2-1 Glue of strain slices （a）石灰岩（破裂前） （b）煤（破裂前）

2 煤岩真三轴水力压裂声发射监测实验 应放置直径为 8 mm 的声发射传感器。快速安装水力压裂注水盖，使用时只需将该注水盖板水平放置于试块上表面和竖向加载压同时保证盖板四周与试块和压头对齐。盖 板可通过管路和快速接水控制装备相连。计算机控制和数据采集处理软件系统，能够实力（应力）、水平压力（水平应力）、试样变形量的数据及曲线，始数据导出及打印图表功能。数据的采样率分别为 10、50、100 满足一般力学实验的数据采样要求。同时，试验台主框架内安装可以对加载腔内的试块进行实时的观察。三轴水力压裂注水试验台与真三轴水力压裂围压加载控制试验台验时分开操控互不干涉。注水试验台包含注水缸体和软件控制系容量 5 L，最大注水排量为 1000 mL/min，注水排量可在 0-1000 m择。软件控制系统实现注水控制和数据采集，采样率为 100 Hz。


本文编号：3397991