研究电荷感应定律和采用具有不同裂的煤样本的应用

科学领域:

• 地质物理学 地质物理学
• 岩石机械学 岩石机械学
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 煤炭裂变过程产生可测量的电荷感应信号.
• 了解电荷感应规律对于预测煤矿不稳定性至关重要.
• 裂特性显著影响煤炭的机械和电气性能.

研究的目的:

• 为了研究在单轴压缩下煤炭断裂时的电荷感应定律.
• 分析不同裂分布和地下煤矿钻井深度中的电荷信号.
• 建立充电监测作为煤炭不稳定和故障的前体.

主要方法:

• 室内单轴压缩试验采用不同裂密度的煤样.
• 在断裂过程中分析充电时间和频域信号.
• 在不同深度的地下煤炭道中对充电信号的现场监测.
• 室内测试结果与现场监测数据的相关性.

主要成果:

• 多裂煤具有较低的压力强度和弹性模量,与较少裂煤相比,Poisson比率更高.
• 充电信号强度较低,在多裂煤的压缩阶段,在0-50 Hz时集中.
• 充电信号强度更高,在损坏阶段在较少裂的煤炭中集中在0-50 Hz.
• 现场监测显示,多裂纹区域 (1-4米深) 的平均电荷强度较低,裂纹较小的区域 (5-12米深) 的平均电荷强度较高.

结论:

• 突然的低频电荷信号 (0-50 Hz) 是煤炭体中不太裂纹的不稳定性和故障的有效前体.
• 电荷强度受裂密度和深度的影响,在多裂和较少裂的煤炭之间观察到显著差异.
• 这些发现为开发电荷监测预警系统提供了基础,用于在不同裂区域中发现煤炭不稳定性.