聲發射信號研究進展及其在煤溫感知領域應用前景

郭 軍, 王凱旋, 蔡國斌, 金 彥, 劉 蔭

（1.西安科技大學 安全科學與工程學院,陜西 西安 710054; 2.西部礦井開采及災害防治教育部重點實驗室,陜西 西安 710054;3.國家礦山應急救援（西安）研究中心,陜西 西安 710054）

0 引 言

煤炭作為我國基礎能源，將在未來的幾十年繼續起主導作用[1-2]。煤自燃作為煤炭的自然屬性，主要是煤與氧氣反應放熱、熱量積累所致，其形成和發展是自發遲緩地放熱、蓄熱升溫所引起燃燒的過程[3]。煤礦井下采空區等隱蔽空間煤炭所處環境內漏風嚴重，從而導致煤自燃災害多發[4]。早期的精準預警與防控在煤自燃災害治理過程中至關重要，但因礦井煤自燃環境復雜，現有的煤火測溫技術很難對采空區等隱蔽空間遺煤自燃溫度進行實時、準確和快速探測，嚴重影響煤炭的綠色、安全、高效開采[5]。

聲發射信號在監測領域具有精度高、范圍廣、可測空間大、非接觸式、實時連續等優點，近年來已成功應用于大氣及海洋[6-7]，以及工業高溫鍋爐和顆粒糧食倉儲等領域的溫度監測[8-9]，并取得良好的效果。考量松散煤體的力學性質、多孔介質等特征與倉儲顆粒糧食等相似，聲發射信號有望應用于井下受限復雜環境大范圍遺煤溫度的監測。然而，聲發射信號在松散高溫煤巖體中的傳播規律及其對煤溫的響應特性的精確獲取，成為聲學法煤溫探測的技術關鍵和亟需深入研究的課題。

筆者通過文獻調研，歸納和闡述了聲發射信號在非均介質、多孔介質內傳播特征及其在準多孔介質松散煤體內傳播過程中的畸變特征和傳播衰減影響規律的研究進展。……