煤岩变形破裂的电磁辐射
电磁辐射技术在煤矿系统中的应用
号也越 来越强 ； 应 力集 中 区 ， 力 和 瓦斯 压 力 达 最 在 应
第 ６期
２ ０年 ６月 ０１
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ａ ｘ ｋ ｎ ａ ｃｅ ｃ ｈｎｉ Ｃｏ ｉｇ Ｃｏ ｌＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ｎ ｌｇ
Ｎｏ ．６
Ｊ ｎ ２ １ ｕ．００
・
试验研究 ・
电磁辐射技术在煤矿系统中的应用
阚 士 凯① ，张 杨 ，朱 劫 ，张 继
２ １ 电磁 辐 射 法 预 测 煤 矿 水 患 的 原 理 ．
含 水煤 岩在 变形 破裂 时能 够产生 电磁 辐射 ， 煤岩 的含水 量越 大 ， 电磁 辐 射信 号 强 度 越 弱 ， 的存 在 对 水
电磁辐 射产 生明显 的影 响 。另外 ， 水分 使煤样 电磁 辐
射 信号 的集 中程度 发生 变化 ， 自然 原煤 的峰前 信号 不 多， 含水 煤样在 峰前 电磁 辐 射 信 号增 多 ， 其 强 度 水 但 平低 于 自然原煤 。水 对受 载 煤 岩 电磁辐 射 的影 响有
关键 词 煤矿 ； 电磁 辐射 ； 煤岩 地质 灾害 ； 究 ； 用 研 应
中图分类 号 ： １ ８ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：６ ２ ０ ５ （ ０ ０ ０ －０ ３ － ０ ＴＤ ７ Ｂ １７ － ６２２ １ ）６ ０３ ３
电磁 辐射 技术是 一 种地球 物 理 方法 。岩石 破裂 电磁辐 射是 指岩 石受 载 破 裂 过 程 中 向外 辐 射 电磁 能 量的过 程或现 象 。关 于 岩 石 破裂 电磁 辐 射 效应 的研 究， 在理 论上及 应用 研究 方 面 ， 取得 了很 大 的进 步 。 都 但 是研究 多 限于大 理 石 、 岗岩 和石 英 等坚 硬 岩 石 ， 花 而且 大 多数研 究仅 限于定 性研 究 。 目前 ， 电磁 辐射 技 术 已经开 始应用 于 煤 矿 系统 ， 在探 测 煤 炭 资 源 ， 测 预 冲击 矿压 、 顶板来 压 规 律 、 与 瓦斯 突 出和 寻 找水 患 煤
《煤岩破裂过程红外辐射特性研究》
《煤岩破裂过程红外辐射特性研究》篇一一、引言煤岩作为地球的重要组成部分，其破裂过程的研究对于地质学、采矿工程、地震学等领域具有重要意义。
在煤岩破裂过程中，红外辐射作为一种重要的物理现象，其特性的研究对于理解煤岩破裂机制、监测煤岩破裂过程以及预测地质灾害等具有潜在的应用价值。
本文旨在研究煤岩破裂过程中红外辐射特性的变化规律，为相关领域的研究提供理论依据。
二、煤岩破裂过程概述煤岩破裂过程是一个复杂的物理过程，涉及到多种因素的作用。
在煤岩破裂过程中，由于内部应力的作用，煤岩体会发生形变、裂纹扩展等现象。
同时，伴随着能量释放和热效应的产生，红外辐射作为一种热辐射现象，在这一过程中起着重要作用。
三、红外辐射基本原理红外辐射是电磁波的一种，其波长介于可见光与微波之间。
在煤岩破裂过程中，由于能量释放和热效应的产生，煤岩体会产生红外辐射。
红外辐射的特性受到多种因素的影响，包括煤岩的成分、结构、温度、压力等。
因此，研究煤岩破裂过程中的红外辐射特性，需要综合考虑这些因素的影响。
四、煤岩破裂过程中红外辐射特性的实验研究为了研究煤岩破裂过程中红外辐射特性的变化规律，我们设计了一系列实验。
首先，我们选取了不同成分、不同结构的煤岩样品，进行单轴压缩实验，模拟煤岩破裂过程。
在实验过程中，我们使用红外探测器记录了煤岩样品在破裂过程中的红外辐射信号。
通过对实验数据的分析，我们发现煤岩破裂过程中红外辐射强度与应力、温度等因素密切相关。
五、煤岩破裂过程中红外辐射特性的分析根据实验结果，我们分析了煤岩破裂过程中红外辐射特性的变化规律。
在煤岩破裂初期，由于应力集中和能量释放，红外辐射强度逐渐增强。
随着裂纹的扩展和煤岩体的破碎，红外辐射强度达到峰值。
随后，由于能量释放的减少和热效应的减弱，红外辐射强度逐渐降低。
此外，我们还发现不同成分、不同结构的煤岩样品在破裂过程中产生的红外辐射特性存在差异。
六、结论与展望通过研究煤岩破裂过程中红外辐射特性的变化规律，我们得到了以下结论：1. 煤岩破裂过程中会产生红外辐射，其特性受到煤岩成分、结构、温度、压力等多种因素的影响。
受压煤岩破裂过程电磁辐射与能量转化规律研究
受压煤岩破裂过程电磁辐射与能量转化规律研究
肖红飞;何学秋;王恩元
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2006(27)7
【摘要】首先对煤岩单轴受压变形破裂过程产生的电磁辐射(EME)、声发射(AE)信号变化规律进行了试验研究,然后在试验测定结果的基础上分析研究了煤岩变形破裂电磁辐射与加载变形能量之间的转换关系。
研究结果表明,EME值随着加载时间的增加而增强,声发射信号也呈现同样的规律;电磁辐射的幅值、脉冲数在煤岩主破裂前与应力基本成正相关的关系,出现峰值后降低,试验的各个样品均呈现此变化规律;电磁辐射能和机械能的转化曲线与煤岩单轴加载过程的应力-应变关系曲线是相对应的,且呈现三次多项式的关系。
从能量转换的角度来研究煤岩变形破裂电磁辐射与应力之间的关系是可行的。
【总页数】4页(P1097-1100)
【关键词】单轴压缩;煤岩变形破裂;能量转换;电磁辐射(EME);试验研究
【作者】肖红飞;何学秋;王恩元
【作者单位】湖南科技大学能源与安全工程学院;中国矿业大学能源科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD713.1
【相关文献】
1.受载复合煤岩变形破裂电磁辐射中频信号规律试验研究 [J], 李鑫;杨桢;仝泽仁
2.煤岩变形破裂的电磁辐射规律及其应用研究 [J], 王恩元;何学秋;刘贞堂;聂百胜;马尚权
3.基于力电耦合煤岩特性对煤岩破裂电磁辐射影响的研究 [J], 肖红飞;何学秋;冯涛;王恩元
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采矿地球物理(07煤岩变形破裂的电磁辐射)
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从上述分析可以得出，煤岩体产生电磁辐射， 源于煤岩体的非均质性，是由应力作用下煤岩体中 产生非均匀变速形变而引起的。受载煤岩体中发生 以下电荷(或带电粒子)运动过程：
（1）煤岩材料变形及破裂时能够产生电磁场， 有两种形式：一种是由电荷，特别是试样表面积累 电荷引起的库仑场(或准静电场)；另一种是由带电 粒子作变速运动产生的电磁辐射，是一种脉冲波。
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发射出来的这些低速运动带电粒子在电场的 作用下加速，当带电粒子碰撞到周围环境介质的 分子或原子，或碰撞到周围的煤岩体裂隙表面时 会减速，在其变速运动过程中会产生电磁辐射。 后者形成的电磁辐射也叫韧致辐射。由于可能形 成了大量的带电粒子，因此会产生从低频电磁辐 射到x光的宽频带电磁辐射。
煤岩电磁辐射技术研究及其应用_陈亚运
图2煤层试样单轴压裂破坏过程中电磁辐射试验结果煤岩电磁辐射技术研究及其应用摘要:电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新的平衡的结果。
综述煤岩的电磁辐射技术的研究及其应用，包括煤岩受载产生的电磁辐射与应力和变形破裂程度的关系、电磁辐射的原理等研究，以及电磁辐射技术在煤岩冲击地压灾害预测方面的研究和应用。
关键词:煤岩；电磁辐射技术；冲击地压；应用中图分类号:TD324文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2011）09-0203-02Research and Appliance of Technique ofCoal Rock Electromagnetic RadiationCHEN Ya-yun,ZHOU Zhen-jun（College of Sunyueqi,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China ）Abstract:Electromagnetic radiation happens when stress is re-distributed,deformed or broken and then comes to a new balance after the coal rocks are extracted.This article mainly deals with the research and appliance of the technique of coal rock electromagnetic radiation.It includes the reasearch of the electromagnetic radiation reduced by the stressed coal rocks and it has some －thing to do with the relationship between the stress and the extent of the deforming and break －ing.It deals with the theory of electromagnetic radiation.Also it deals with the research and ap －pliance of the technique of electromagnetic radiation in the disaster prediction of rock burst.Key words:coal rocks;technique of coal rock electromagnetic radiation;rock burst;appliance收稿日期:2010-12-29;修订日期:2011-05-13作者简介:陈亚运（1990-），男，江苏盐城人，中国矿业大学学生。
单轴压缩煤岩变形破裂电磁辐射与应力耦合规律的研究
第23卷第23期岩石力学与工程学报23(23:3948~3953 2004年12月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.,2004单轴压缩煤岩变形破裂电磁辐射与应力耦合规律的研究*肖红飞1何学秋2冯涛1王恩元2朱川曲1郑百生2(1湖南科技大学能源与安全工程学院湘潭 411201 (2中国矿业大学能源科学与技术学院徐州 221008摘要利用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了单轴压缩条件下煤岩变形破裂过程中产生的电磁辐射(EME强度与煤岩内部应力之间的耦合规律。
在煤岩材料损伤特性和强度统计理论的基础上,研究了受载煤岩变形破裂的三维力-电耦合本构关系,从理论上分析了煤岩变形破裂过程中电磁辐射强度和脉冲数与加载应力之间的关系,认为它们之间的关系可以用多项式来表征。
煤岩变形破裂过程中的力-电耦合计算结果表明:EME 先是逐渐增加,达到一个峰值后快速降低,这与实验测定结果的趋势是一致的;加载速度越大,EME信号也越强;随着煤岩样品强度的增加,EME也是逐渐增大的,其中强度最高的砂岩产生的EME强度也最大,以下依次是泥岩、硬煤和中硬煤。
这些都说明采用的模型和计算方法是合理的,可以有效地模拟煤岩单轴压缩过程电磁辐射信号的变化规律。
关键词岩石力学,单轴压缩,煤岩变形破裂,电磁辐射(EME,力-电耦合,数值模拟,FLAC分类号TD 313 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(200423-3948-06RESEARCH ON COUPLING LAWS BETWEEN EME AND STRESS FIELDS DURING DEFORMATION AND FRACTURE OF COAL AND ROCK INUNIAXIAL COMPRESSIONXiao Hongfei1,He Xueqiu2,Feng Tao1,Wang Enyuan2,Zhu Chuanqu1,Zheng Baisheng2 (1College of Energy and Safety Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan 411201 China (2College of Energy Science and Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008 ChinaAbstract Based on the laboratory experiment,theoretical analysis and numerical simulation,the coupling laws between electromagnetic emission (EME intensity and stress fields during the deformation and fracture of coal and rock in uniaxial compression are researched in this paper. On the basis of damage characteristics and statistical strength theory of the brittle material like coal and rock,the three dimensional coupling relationship between EME intensity and stress is researched. The relations among the EME intensity,pulse numbers and stress are analyzed theoretically. The theoretical analysis shows that the coupling relationship can be expressed by multinomial approximately. The testing results show that the EME signal increases with stress approximately with the relation of cubic multinomial,the signal of EME emitted in the course of deformation and fracture of coal or rock in compression is relevant to the stress basically,and the intensity and pulse of EME increase with the stress, deformation and fracture. The results of coupling calculation show that the EME signal first increases to a summit2003年9月4日收到初稿,2003年11月3日收到修改稿。
煤岩破裂电磁辐射预测临界值的选取及应用_肖红飞
·“一通三防”·文章编号:1003-496X (2003)05-0008-04煤岩破裂电磁辐射预测临界值的选取及应用肖红飞,何学秋,王恩元,撒占友(中国矿业大学能源科学与工程学院,江苏徐州221008)摘 要:本文阐述了非接触电磁辐射法预测煤与瓦斯突出、岩爆、冲击地压等动力灾害现象的基本原理,系统地分析了电磁辐射预测指标临界值的影响因素;研究了临界值确定的具体方法。
煤与瓦斯突出电磁辐射方法预测的实际应用效果表明,该方法是有效可行的。
关键词:煤岩破裂;电磁辐射;预测;临界值;煤与瓦斯突出中图分类号:TD713+.1 文献标识码:A1 电磁辐射预测法的基本原理岩爆、冲击地压等动力灾害是煤岩体等在地应力(包括构造应力)作用下发生变形破坏的过程。
在掘进或回采空间形成后,工作面煤岩体失去应力平衡,处于不稳定状态,必然要发生变形或破裂,以向新的应力平衡状态过渡,即发生流变;煤岩体中的流体(如瓦斯、水等)也失去动态平衡,在流体压力梯度的作用下,从煤岩体中间向工作面空间涌出,这两种过程均会引起电磁辐射。
即使当工作面煤岩体处于基本稳定状态时,因其仍然承受着上覆岩层的应力作用,同样会产生电磁辐射。
如图1所示,在松驰区,岩石或煤体已发生图1 工作面煤体内电磁辐射(E )和应力(σ)分布示意屈服,内部形成了大量的裂隙并呈破碎状态,已不能承受太大的应力作用。
由松驰区到应力集中区,应力及流体压力越来越高,因此在垂直于煤壁的内部方向上单位岩石或煤体产生的电磁辐射信号也越来越强。
在应力集中区,应力和流体压力达最大值,因此变形破裂过程也较强烈,产生的电磁辐射信号也最强。
越过峰值区后进入原始应力区,不同深度方向上电磁辐射源产生的电磁辐射的强度将有所下降。
采用非接触电磁辐射法测定的是总体电磁辐射强度和脉冲数,是不同深度岩石或煤体的电磁辐射场测试地点的叠加反映,预测范围包含了应力松驰区和应力集中区。
综上所述,应力和流体压力越高,突出危险越大。
《2024年多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》范文
《多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》篇一一、引言随着煤矿开采的深入，煤岩体受载变形和破坏是矿井生产过程中的重要问题。
在这个过程中，电磁辐射（EMR）是一种重要的物理现象，它可以有效地反映煤岩体受载的力学行为。
然而，煤岩体内部的电磁辐射受多种因素影响，包括载荷条件、材料特性、地质环境等。
因此，研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，对了解矿井地质状况、预防煤与瓦斯突出等事故具有重要意义。
二、文献综述在过去的几十年里，国内外学者对煤岩体电磁辐射的研究已经取得了一定的成果。
这些研究主要关注于电磁辐射的机理、影响因素以及在矿井生产中的应用。
然而，由于煤岩体本身的复杂性和多变性，以及外部载荷和地质环境的复杂性，目前对多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律的研究仍不够深入。
三、实验方法为了研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，我们设计了一套实验装置和方法。
首先，我们选择了具有代表性的煤岩样品，并对其进行了详细的物理和化学性质分析。
然后，我们通过改变载荷条件、材料特性、地质环境等因素，对煤岩样品进行加载实验。
在实验过程中，我们使用高精度的电磁辐射检测设备，实时记录煤岩体在受载过程中的电磁辐射数据。
四、实验结果通过实验，我们得到了大量关于多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的数据。
首先，我们发现载荷条件对电磁辐射的影响显著。
随着载荷的增加，电磁辐射强度逐渐增大。
其次，煤岩体的材料特性也对电磁辐射产生影响。
例如，不同种类的煤岩具有不同的电磁辐射特性。
此外，地质环境也对电磁辐射产生影响。
例如，地下水、地应力等因素都会影响煤岩体的电磁辐射行为。
五、数据分析与讨论为了更深入地了解多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，我们对实验数据进行了详细的分析和讨论。
首先，我们通过统计方法分析了不同因素对电磁辐射的影响程度。
我们发现，载荷条件和材料特性是影响电磁辐射的主要因素。
其次，我们通过对比不同煤岩样品的电磁辐射数据，分析了煤岩体内部结构对电磁辐射的影响。
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煤样变形破坏的EME分布
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图7-2 7煤的试验结果
图7-3 9煤的试验结果
7.1.2 泥岩和砂岩样试验
图7-4为泥岩的典型应力—时间、电磁辐射幅 值—时间和声发射—时间曲线图。图7-5为砂岩的典 型应力—时间、电磁辐射幅值—时间和声发射—时间 曲线图。
任何岩石中都有自由的(电子)和束缚的(离子)电荷， 煤体也不例外。当煤体发生不均匀应变时，压缩区域
的自由电荷浓度升高，而低应力区或拉伸区域的自 由电荷浓度降低，这必然使自由电荷由高浓度区向 低浓度区扩散、运移。低速扩散过程中产生低频电 磁辐射，并在试件表面积累表面电荷。
高应变区主要位于强度不同的颗粒界面处强度
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脉冲数/次
煤岩冲击破坏的EME分布 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律进行了较为深 入的定性和定量研究，取得了很多成果。
7.1 煤岩破坏的电磁辐射现象
研究表明,电磁辐射是煤体等非均质材料在受载情 况下发生变形及破裂的结果, 是由煤体各部分的非均 匀变速变形引起的电荷迁移和裂纹扩展过程中形成的 带电粒子产生变速运动而形成的。
图7-1是某矿原煤的实验结果，共记录到67个事 件。图中只给出部分事件的记录结果，图中横坐标 为时间t/s，纵坐标为振幅，纵坐标边上的1，2…16 为仪器的通道号nch。采样速率为2 MHz。
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图7-4 泥岩岩样的试验结果
图7-5 砂岩岩样的试验结果
7.1.3 混凝土试样试验
图7-6为混凝土试样的典型应力—时间、电磁辐 射幅值—时间曲线和声发射—时间关系图。
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图7-1 某矿原煤电磁辐射实验记录结果
7.1.1 煤样试验
图7-2为7#煤的典型应力—时间、电磁辐射（EME） 脉冲数—时间、电磁辐射幅值—时间曲线图。图7-3 为9#煤的典型应力—时间、电磁辐射（EME）脉冲 数—时间、电磁辐射幅值—时间曲线图。
载荷/KN 载荷/KN
达130mmV。 ③煤岩体电磁辐射的脉冲数随着载荷的增大及变
形破裂过程的增强而增大。载荷越大，加载速率越大， 煤体的变形破裂越强烈，电磁辐射信号也越强。
④受载煤体电磁辐射具有Kaiser效应。 煤岩体的组成及结构相当复杂，包括许多矿物杂
质，是典型的非均质材料。我们完全可以把煤岩体看 作是由一些颗粒包裹体(简称单元)粘结在一起而组成 的，不仅是颗粒包裹体与界面处胶结物的强度及变形 特性不同，而且颗粒包裹体之间在强度及变形方面也 有显著的差异，因此煤岩体中的应力及应变分布相当 不均匀。
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图7-7 煤岩电磁辐射与载荷间关系
7.2 试验结果
从上述试验曲线分析，可得出如下结果： ①不同类型的煤岩体在载荷作用下变形及破裂过
课程讲义
采矿地球物理学概论
七、煤岩变形破裂的电磁辐射
窦林名 博士后
7 煤岩变形破裂的电磁辐射
电磁辐射技术是一种地球物理方法。岩石电磁 辐射是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的 过程或现象。
岩石破裂电磁辐射的观测和研究是从地震工作 者发现震前电磁异常后开始的．前苏联和我国是在 这方面开展研究较早的国家，还有日本和美国等国 家也开展了这方面的研究工作．在近25~30年内岩石 破裂电磁辐射效应的研究，无论是在理论研究方面， 还是在应用研究方面，都取得了飞速发展，特别是 在地震方面用于预报地震。但是研究多限于大理岩、 花岗岩和石英岩等坚硬岩石，而且大多数研究仅限 于定性研究。从九十年代开始，中国矿业大学对
程中都有声发射和电磁辐射信号产生。在煤体的受载 变形破裂过程中，电磁辐射基本上随着载荷的增大而 增强，随着加载及变形速率的增加而增强。声发射的 变化规律也基本上随着载荷的增大而增强，随着加载 及变形速率的增加而增强。
②从煤的变形破坏试验结果来看，煤试样在发生 冲击性破坏以前，电磁辐射强度一般在某个值以下， 而在冲击破坏时，电磁辐射强度突然增加。从试验的 煤样看，在发生冲击性破坏以前，电磁辐射强度一般 在60mmV左右，而在冲击破坏时，电磁辐射强度最大
σ/MPa E/mV
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图7-6 混凝土试样的试验结果
7.1.4 受载煤体的Kaiser效应
受载煤体电磁辐射具有Kaiser效应，见图7-7所示。
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