煤體破壞裂紋盒維數(shù)與其磁信號關聯(lián)特征研究

付 帥，張宏圖，佀慶民，盛 鍇，王啟飛

(1.鄭州航空工業(yè)管理學院 民航學院，河南 鄭州 450046；2.河南理工大學 安全科學與工程學院，河南 焦作 454003；3.深圳市城市公共安全技術(shù)研究院有限公司，廣東 深圳 518048；4.中國礦業(yè)大學(北京) 應急管理與安全工程學院，北京 100083)

0 引 言

煤礦動力災害的防治工作一直以來都是礦山安全領域研究熱點之一[1-2]。自發(fā)現(xiàn)煤巖破裂中磁信號異常現(xiàn)象后，專家學者開始研究利用煤體破裂所產(chǎn)生磁信號來開展礦山動力災害的監(jiān)測預警工作。文獻[3-5]指出磁信號強度與裂紋擴展速度、試樣強度、裂紋長度等因素密切相關，裂紋擴展速度越高、試樣強度越大、裂紋長度越長所釋放磁信號也就越強。我國學者何學秋[6-7]借助試驗手段研究煤體破壞過程中磁信號時、頻譜特征，提出了磁信號可能的產(chǎn)生機制，如壓電效應、壓磁效應、摩擦效應、電荷分離及變速運動、電偶極子震蕩等。李成武等[8-10]研究了煤體靜載破壞下磁場信號特征并借助RFPA2D數(shù)值模擬軟件開展煤體靜載破壞磁信號數(shù)值模擬研究，他指出煤體靜載破壞磁信號存在四階段特征，按信號變換趨勢依次可劃分為“零值-緩慢上升-跳躍增加-平穩(wěn)變化”。王恩元等[11-12]試驗研究了煤體破裂磁信號時域上階段性變化特征，得到從時間序列來看煤礦災害發(fā)生前磁信號存在明顯的異常特征，可據(jù)此開展動力災害的監(jiān)測預警。文獻[13-15]通過實驗手段研究了瓦斯吸附作用對煤體結(jié)構(gòu)的影響，此外，設計了含瓦斯煤體破裂試驗并測試煤破裂中磁信號，分析得出瓦斯對于煤體破壞所產(chǎn)生的磁場信號具有弱化作用。……