基于声发射的煤与瓦斯突出实验研究

煤矿开采以来，频繁发生的矿难对煤矿的安全生产造成了巨大的威胁。其中煤与瓦斯突出灾害的发生，除了对煤矿的安全生产构成了威胁之外，还对国家财产造成了巨大的损失，尤其对于在井下工作人员的生命安全是一个很不确定的因素。经过很长时间的反复实践探索，得出结论：煤与瓦斯突出灾害具有突发的特征，但是在煤与瓦斯的突出前后煤体均有明显的前兆。本论文就是在大量学者研究的基础上，对从煤矿上采集回来的煤样模拟煤与瓦斯突出，借助声发射检测技术对煤与瓦斯突出的实验过程中煤体内部的声发射活动进行了探索研究，同时对煤的物理性质以及含瓦斯煤体的吸附解吸等特性进行理论上的对比，采取三种实验方案，研究不同的探头布置方式对提高声发射技术在预测预报煤与瓦斯突出事故方面的准确性的影响，对实际煤矿生产中煤与瓦斯突出事故的预测预报有重要的指导意义。本文总共包含五章内容，具体内容如下：第一章：本章首先介绍了国内外的能源情况，对煤与瓦斯突出的灾害的危险性做了分析，以及目前国内外预测预防煤与瓦斯突出的方法，提出了本文的研究方向。第二章：介绍了煤及煤层气的产生机理、解吸/吸附机理以及分子层吸附理论等，这些理论为煤与瓦斯突出实验提供了有力的理论指导。第三章：简述了声发射系统，对声发射系统进行了系统的阐述，包括声发射系统的组成和实验过程中具体的参数介绍。讨论分析声发射技术的应用在煤与瓦斯突出预测预报的可行性，并围绕方案的可行性进行实验研究，按照声发射探头布置位置不同，共采取了三种实验方案，探索出探头布置的最佳方案。第四章：对三轴加载下煤与瓦斯突出声发射实验进行系统的介绍，包括实验背景、试件的制备、实验设备的调试、实验方法以及实验步骤，并对实验结果进行分析。第五章：将三种方案六个实验都能检测到突出装置内部煤体的活动，从实验开始、煤体内部破碎到突出的整个过程，列举方案一、二、三的发射振铃计数、声发射能量、振幅、平均频率、事件累计数以及能量累计随时间的变化，分析得出在不同的方案下声发射的结果是不同的。并对实验实验方案进行对比，得出声发射探头最佳的布置方案，为精确预测预报煤与瓦斯突出灾害提供理论依据。