煤巷掘进过程中煤岩破裂微震事件研究

1

作者 雷东记 刘宁 +2 位作者 王登科 刘丽英 贾子强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期25-34,共10页

目的为了监测和预警煤矿掘进巷道前方可能发生的危险,方法利用微震监测技术实时监测,利用监测系统捕获到的数据信息研究掘进影响下微震事件的空间分布规律、发生时间、频次和能量关键点,然后利用短时傅里叶变换和S变换方法分析典型煤岩... 目的为了监测和预警煤矿掘进巷道前方可能发生的危险,方法利用微震监测技术实时监测,利用监测系统捕获到的数据信息研究掘进影响下微震事件的空间分布规律、发生时间、频次和能量关键点,然后利用短时傅里叶变换和S变换方法分析典型煤岩破裂微震信号的时频特征。结果结果表明:(1)微震事件主要分布在沿掘进巷道前方50~100 m区域,大多为中低能量微震事件,仅在掘进工作面前方出现少量强度较大的煤岩破裂事件,且震级多为-2~0;(2)掘进速度和发生微震事件的数量及能量大小成正相关,同时掘进速度也影响着煤岩动力灾害的发生;(3)巷道掘进会造成煤岩体失稳,其中岩体破裂信号频率高,为0~2000 Hz,比重值大,主频约700 Hz;煤岩破裂微震事件信号频率为90~1000 Hz,主频约250 Hz;岩体破裂后,支撑力下降,压力转移给煤体,导致煤体破裂,煤体破裂微震事件信号频率为90~1000 Hz,主频约350 Hz。结论微震事件能够综合反映煤岩体受力破坏程度,判别掘进过程中煤岩破裂类型,为矿井生产中煤岩动力灾害的预警提供理论基础。 展开更多

关键词 煤巷 微震监测 空间分布规律 关键点 时频特征 掘进速度 煤岩破裂

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孔隙压力作用下煤岩破裂及声发射特性的数值模拟 被引量：25

2

作者 徐涛 杨天鸿 +1 位作者 唐春安 梁正召 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1560-1564,1574,共6页

运用嵌入孔隙压力的岩石破裂过程分析RFPA2D系统,对孔隙压力作用下煤岩的变形强度特性进行了数值试验研究。数值试验结果表明,在孔隙压力一定时,随着围压的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度都随之增高;而当围压一定时,随着孔隙压力的增加... 运用嵌入孔隙压力的岩石破裂过程分析RFPA2D系统,对孔隙压力作用下煤岩的变形强度特性进行了数值试验研究。数值试验结果表明,在孔隙压力一定时,随着围压的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度都随之增高;而当围压一定时,随着孔隙压力的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度则稍有降低,而且峰值强度后的应力-应变曲线有呈现脆性的趋势。此外数值模拟还研究了不同围压及孔隙压力作用下煤岩的声发射特性。 展开更多

关键词 RFPA^20系统 孔隙压力 煤岩破裂 声发射 数值模拟

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煤岩破裂声发射实验研究及RS统计分析 被引量：35

3

作者 王恩元 何学秋 刘贞堂 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期270-273,共4页

对受载煤体破裂过程中的声发射（ＡＥ）信号进行了测定和分析．研究结果表明，受载煤岩体的变形破裂及声发射信号并不连续，而是阵发性的．声发射信号符合赫斯特（ＲＳ）统计规律．在受载煤岩体的破裂过程中，声发射信号基本呈现逐渐增... 对受载煤体破裂过程中的声发射（ＡＥ）信号进行了测定和分析．研究结果表明，受载煤岩体的变形破裂及声发射信号并不连续，而是阵发性的．声发射信号符合赫斯特（ＲＳ）统计规律．在受载煤岩体的破裂过程中，声发射信号基本呈现逐渐增强趋势，这对于预测预报煤岩灾害动力现象有重要的意义． 展开更多

关键词 声发射 煤体破裂 R/S统计规划 煤岩破裂

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煤岩破裂过程中电荷感应机理分析 被引量：8

4

作者 唐治 潘一山 +2 位作者 李忠华 李利萍 郑文红 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1156-1160,共5页

利用自主研制的电荷感应仪,建立单轴压缩条件下煤岩电荷感应试验系统和温度对煤岩电荷感应影响试验系统对煤岩电荷感应进行研究。得出煤岩温度升高能形成热电子发射,使煤岩产生电荷,但煤岩破裂过程中产生的主要电荷不是热电子发射产生... 利用自主研制的电荷感应仪,建立单轴压缩条件下煤岩电荷感应试验系统和温度对煤岩电荷感应影响试验系统对煤岩电荷感应进行研究。得出煤岩温度升高能形成热电子发射,使煤岩产生电荷,但煤岩破裂过程中产生的主要电荷不是热电子发射产生的。根据电荷-能量联系定律,提出了煤岩变形破裂过程中产生的电荷信号是因煤岩能量释放而产生的观点。认为煤岩产生电荷量可作为煤岩释放能量的量度。煤岩释放能量越多,产生电荷越多,即测得煤岩电荷信号越强,说明煤岩释放能量越多。还解释了煤岩强度越大,破裂时产生电荷量也越多的现象,解释了不同性质煤岩体,破裂过程中释放能量相同而产生电荷信号不同的现象。可为进一步的研究提供参考。 展开更多

关键词 煤岩破裂 电荷感应 温度

原文传递

基于AE的煤岩破裂与动态失稳特征实验及综合分析 被引量：15

5

作者 来兴平 张勇 +1 位作者 奚家米 张海燕 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2006年第3期289-292,305,共5页

要进行大尺度采空区衍生动力学灾害的准确预测预报,必须进行煤岩破裂与演化为动力学失稳的定量化实验的前期研究。大柳塔煤矿1-2煤处于厚风积沙、浅埋深、薄基岩工程与地质环境中,要实现6m厚煤层一次全厚开采,采后形成大范围采空区上覆... 要进行大尺度采空区衍生动力学灾害的准确预测预报,必须进行煤岩破裂与演化为动力学失稳的定量化实验的前期研究。大柳塔煤矿1-2煤处于厚风积沙、浅埋深、薄基岩工程与地质环境中,要实现6m厚煤层一次全厚开采,采后形成大范围采空区上覆煤岩破裂并演化为动力学失稳,极易诱发衍生灾害。基于对1-2煤破裂失稳的声发射相关实验,综合分析煤岩破裂声发射总事件、能率与时间的之间的定量关系,包括加载上升阶段、初始破裂阶段、加速破裂阶段、破裂失稳后能量下降阶段与回弹阶段,这有助于确定合理的失稳前兆判据,以期对开采过程中诱发动力灾害的危险源在线辨识及预警提供定量化预报。 展开更多

关键词 声发射 煤岩破裂实验 动力学失稳 特征参数 综合分析

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煤岩破裂过程电荷信号时-频域特性及降噪研究 被引量：7

6

作者 丁鑫 肖晓春 +3 位作者 吕祥锋 吴迪 赵宝友 潘一山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期657-666,共10页

为了拓展电荷信号综合分析手段,进一步提高电荷感应方法的煤岩体冲击地压预测准确性,将室内物理试验和理论分析相结合开展煤岩受载破坏电荷信号监测试验,基于煤岩破裂电荷信号产生机制和傅里叶变换方法获得了不同受载阶段电荷信号时-频... 为了拓展电荷信号综合分析手段,进一步提高电荷感应方法的煤岩体冲击地压预测准确性,将室内物理试验和理论分析相结合开展煤岩受载破坏电荷信号监测试验,基于煤岩破裂电荷信号产生机制和傅里叶变换方法获得了不同受载阶段电荷信号时-频域特征及其变化规律,并设计数字滤波器进行电荷信号降噪处理。研究结果表明:电荷时-频域信号幅值与煤岩受载变化具有良好的一致性;非接触式感应电荷信号监测装置工频白噪信号组成频率较固定,白噪时-频域信号幅值随采样频率升高明显提高;煤岩受载过程中时域信号特点为弹性后期小幅值振发型,强化损伤阶段高幅值振发型,峰后破坏阶段高幅值连续型;频域变换得出电荷信号为主频率范围1~100 Hz的甚低频率信号,且该范围内的频域信号幅值随时域信号幅值升高而显著增加,此试验结果是区别电荷信号与高频率电磁辐射信号的主要标志,基于研究结果设计了数字低通滤波器,较好的剔除了工频白噪信号同时又不失真的保留了有益信号;基于电荷信号的时-频域特性可将工频干扰信号与有益信号区分有效提高信号监测准确性,达到预测预警冲击地压发生的目的。 展开更多

关键词 煤岩破裂 电荷信号 离散傅里叶变换 数字滤波器 时-频域特征

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不同加载路径煤岩破裂过程声-电荷复合信号特性 被引量：7

7

作者 丁鑫 肖晓春 +1 位作者 吴迪 潘一山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期359-368,共10页

通过开展不同加载路径下煤岩力学行为及其变形破裂过程声发射和电荷信号特性试验研究,从能量角度分析了加载路径影响的煤岩力学行为和承载能力的变化规律。对极化引起的煤岩表面微电势的产生和衰减进行了理论推演,理论分析结果对煤岩变... 通过开展不同加载路径下煤岩力学行为及其变形破裂过程声发射和电荷信号特性试验研究,从能量角度分析了加载路径影响的煤岩力学行为和承载能力的变化规律。对极化引起的煤岩表面微电势的产生和衰减进行了理论推演,理论分析结果对煤岩变形破坏过程中声发射与电荷信号产生和变化特征进行了较好的解释。试验结果表明:煤岩变形破坏过程声-电荷信号增减与承载结构破坏所致应力突降呈现出较好的一致性。受载初期两种信号幅值较低且为离散型,随载荷增加,信号幅值、密集程度显著提高且向连续型过渡,峰值前后声-电高值信号连续出现。煤岩受载变化次数越多,强度、峰前应变能越高,振铃计数变化率和能量变化率越高,电荷量变化率越大。由此提出了基于声-电荷复合信号幅值和信号变化率的煤体破坏和失稳灾变预测方法。 展开更多

关键词 加载路径 煤岩破裂 声-电荷复合信号 综合监测方法

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煤岩破裂过程电磁波传播特性的分析 被引量：8

8

作者 钱建生 刘富强 +2 位作者 陈治国 王恩元 何学秋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期392-394,共3页

从理论上分析了煤岩破裂过程中电磁波的传播特性，得出电磁辐射信号的功率谱分布，及其与辐射源距离的关系．

关键词 瓦斯突出 电磁辐射 功率谱 电磁波传播 煤岩破裂

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煤岩破裂电磁辐射的监测及应用 被引量：6

9

作者 钱建生 王恩元 《电波科学学报》 EI CSCD 2004年第2期161-165,共5页

对煤岩破裂过程产生电磁辐射的原理进行了分析 ,针对煤岩破裂电磁辐射信号的特征 ,设计出了电磁辐射监测仪 ,并将该监测仪应用于煤与瓦斯突出、矿井冲击地压的预测预报 ,得到了大量数据 ,总结出煤岩破裂危险程度与电磁辐射强度和脉冲数... 对煤岩破裂过程产生电磁辐射的原理进行了分析 ,针对煤岩破裂电磁辐射信号的特征 ,设计出了电磁辐射监测仪 ,并将该监测仪应用于煤与瓦斯突出、矿井冲击地压的预测预报 ,得到了大量数据 ,总结出煤岩破裂危险程度与电磁辐射强度和脉冲数的关系。给出了有突出危险时电磁辐射强度和脉冲数的临界值和在有冲击地压发生时电磁辐射的变化规律。 展开更多

关键词 煤岩破裂 电磁辐射 瓦斯突出 冲击地压 监测仪

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基于HHT的煤岩破裂微震信号分析 被引量：3

10

作者 商鹏 雷文杰 冷军发 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第2期33-37,共5页

微震信号处理是目前研究微震监测技术应用领域中的一个重要课题,应用ESG微震监测系统采集煤巷炮掘过程中产生的煤岩破裂微震信号,针对所采集微震信号具有明显的持续时间短、突变快等特点,选用希尔伯特黄变换(HHT)对其进行处理。HHT包括... 微震信号处理是目前研究微震监测技术应用领域中的一个重要课题,应用ESG微震监测系统采集煤巷炮掘过程中产生的煤岩破裂微震信号,针对所采集微震信号具有明显的持续时间短、突变快等特点,选用希尔伯特黄变换(HHT)对其进行处理。HHT包括EMD分解和Hillert变换两部分,微震信号经过EMD自适应分解得出9个IMF分量和一个残余分量,对各IMF分量进行Hillert变换做出Hillert谱,从Hillert谱中得出煤岩破裂微震信号频率响应主要集中在500-800Hz,用边际能量谱加以验证得出Hillert谱在应用中的准确性,为进一步认识煤岩破裂的机理和预测煤岩动力灾害提供了有效的技术途径。 展开更多

关键词 HHT变换 煤岩破裂 微震信号 希尔伯特谱 边际能量谱

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煤岩破裂电磁辐射预测临界值的选取及应用 被引量：2

11

作者 肖红飞 何学秋 +1 位作者 王恩元 撒占友 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2003年第5期8-11,共4页

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 。

关键词 煤岩破裂 电磁辐射 预测 临界值 煤与瓦斯突出

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单轴压缩煤岩破裂电荷尺寸效应试验研究 被引量：1

12

作者 王亚林 潘一山 +2 位作者 马箫 朱小景 罗浩 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期128-132,共5页

为研究不同尺寸煤岩裂隙发生发展差异性,在单轴压缩条件下,采用电荷感应技术研究煤岩破裂电荷信号和煤岩尺寸的关系,得出单轴压缩煤岩破裂电荷尺寸效应。结果表明：单轴压缩条件下,单位体积电荷量随体积以幂函数关系增长;单位面积电荷... 为研究不同尺寸煤岩裂隙发生发展差异性,在单轴压缩条件下,采用电荷感应技术研究煤岩破裂电荷信号和煤岩尺寸的关系,得出单轴压缩煤岩破裂电荷尺寸效应。结果表明：单轴压缩条件下,单位体积电荷量随体积以幂函数关系增长;单位面积电荷量随面积以幂函数关系增长;单轴压缩煤岩破裂电荷的尺寸效应源于煤岩的非均匀性;大体积或大面积煤岩含有原生裂隙和大裂隙的数量越多,煤岩就越不均匀,原生裂隙的扩展和新生裂隙的产生、扩展概率也就越大,因而产生静电荷量越大。 展开更多

关键词 煤岩破裂 尺寸效应 单位体积电荷量 幂函数关系 单位面积电荷量 原生裂隙

原文传递

煤岩破裂产生的冲击破坏及其探测技术 被引量：1

13

作者 缪拥正 彭晓亚 司光耀 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2009年第11期154-155,共2页

根据煤岩破裂产生的冲击破坏机理,提出了煤岩冲击破坏的弹塑脆性模型,并利用该模型分析如何进行冲击矿压危险性预测;介绍了声发射以及电磁辐射技术的机理和监测原理。

关键词 煤岩破裂 声发射 电磁辐射 探测

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煤岩破裂产生震动的机理及探测方法 被引量：2

14

作者 戚洋 蔡武 张强 《中州煤炭》 2009年第7期6-7,11,共3页

煤岩破裂产生震动的防治是世界性一大难题。从煤与瓦斯突出和冲击地压两方面对煤岩破裂产生的震动机理进行了分析,介绍了现行的几种较为成功的冲击矿压预测手段,其中详细介绍了钻屑监测预报法、微震监测预报法、电磁辐射预报法和综合预... 煤岩破裂产生震动的防治是世界性一大难题。从煤与瓦斯突出和冲击地压两方面对煤岩破裂产生的震动机理进行了分析,介绍了现行的几种较为成功的冲击矿压预测手段,其中详细介绍了钻屑监测预报法、微震监测预报法、电磁辐射预报法和综合预报法,对预测冲击矿压有较大的指导意义。 展开更多

关键词 煤岩破裂 煤与瓦斯突出 冲击矿压

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煤岩破裂及其探测技术 被引量：2

15

作者 白庆升 史先影 王磊 《山西焦煤科技》 2009年第7期18-20,共3页

在广泛参阅前人研究成果的基础上,阐述了煤岩破裂及其动力灾害的机理,介绍了声波、声发射、电磁辐射、地电和红外温度等技术在煤岩破裂探测方面的基本原理。总结了煤岩破裂探测技术在实验室及实际生产中的应用,分析了它们的优缺点以及... 在广泛参阅前人研究成果的基础上,阐述了煤岩破裂及其动力灾害的机理,介绍了声波、声发射、电磁辐射、地电和红外温度等技术在煤岩破裂探测方面的基本原理。总结了煤岩破裂探测技术在实验室及实际生产中的应用,分析了它们的优缺点以及需要改进或完善的方面。 展开更多

关键词 煤岩破裂 机理 探测技术

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关于煤岩破裂震动整体再生分析场的假设 被引量：1

16

作者 刘辉辉 刘亚静 徐超 《山东煤炭科技》 2010年第1期91-92,共2页

该文首次将气象观测中的整体再生分析场理论引入煤岩破裂震动探测,在对地球物理学和地球化学相关场能关系综合分析的基础上构建出一种科学合理的综合数学反演模型,在系统科学理论支撑下给出整体再生分析场的设计流程。

关键词 再生分析场 煤岩破裂

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煤岩破裂机理及其影响因素探讨

17

作者 路艳军 杨兆中 李小刚 《内江科技》 2012年第1期30-31,共2页

水力压裂是煤层气实现工业开采的重要手段。而煤岩的破裂机理是实现煤层压裂成功与否的重要理论基础。了解煤岩的破裂过程和机理有助于提高水力压裂的成功率和有效率。目前,对于煤岩破裂的研究大部分采用实验的方法,而且对煤岩的破裂过... 水力压裂是煤层气实现工业开采的重要手段。而煤岩的破裂机理是实现煤层压裂成功与否的重要理论基础。了解煤岩的破裂过程和机理有助于提高水力压裂的成功率和有效率。目前,对于煤岩破裂的研究大部分采用实验的方法,而且对煤岩的破裂过程描述比较多,对于破裂机理的研究相对较少。通过国内外调研,分析总结了煤岩破裂的宏观和微观破裂机理,得出煤岩的破裂相对常规岩石比较复杂,其中煤岩的类型、饱和的气、水以及煤岩组分是影响煤岩破裂的主要因素。 展开更多

关键词 水力压裂 煤层气 煤岩破裂机理 影响因素

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基于电偶极子的煤岩破裂电磁辐射研究

18

作者 王小旗 侯争 《科技视界》 2014年第26期50-51,共2页

本文依据分层媒质中电磁波的传播规律,结合煤与瓦斯突出时的实际情形,建立煤岩破裂时辐射的电磁波传播模型,并推演出煤岩破裂时电偶极子场源电磁波的正向传播规律。并将理论推演进行计算机编程来开发系统软件,可实现场强计算功能,为后... 本文依据分层媒质中电磁波的传播规律,结合煤与瓦斯突出时的实际情形,建立煤岩破裂时辐射的电磁波传播模型,并推演出煤岩破裂时电偶极子场源电磁波的正向传播规律。并将理论推演进行计算机编程来开发系统软件,可实现场强计算功能,为后期的根据接收信号对场源进行定位提供了理论依据。 展开更多

关键词 电偶极子 煤岩破裂 电磁波

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受压煤岩破裂过程电磁辐射与能量转化规律研究 被引量：9

19

作者 肖红飞 何学秋 王恩元 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1097-1100,共4页

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... 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。 展开更多

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

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基于力电耦合煤岩特性对煤岩破裂电磁辐射影响的研究 被引量：2

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作者 肖红飞 何学秋 +1 位作者 冯涛 王恩元 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期663-667,共5页

为了有效地预测预报和治理煤岩动力灾害现象 ,在利用实验研究、理论分析和数值模拟方法研究煤岩变形破裂电磁辐射和应力耦合规律的基础上 ,研究了煤岩特性对煤岩变形破裂电磁辐射的影响。研究结果表明 :巷道掘进过程周围煤岩特性如体积... 为了有效地预测预报和治理煤岩动力灾害现象 ,在利用实验研究、理论分析和数值模拟方法研究煤岩变形破裂电磁辐射和应力耦合规律的基础上 ,研究了煤岩特性对煤岩变形破裂电磁辐射的影响。研究结果表明 :巷道掘进过程周围煤岩特性如体积弹性模量、内聚力和内摩擦角等对煤岩内部应力分布有较大的影响 ,应力峰值距离煤壁距离随着加载应力和采深的增加是逐渐增大的 ,应力峰值距煤壁距离随着煤岩体积模量、内聚力和内摩擦角的增加是逐渐减小的 ;随巷道两帮煤岩体积模量、内聚力和内摩擦角的降低 ,在监测点电磁辐射信号是逐渐减弱的 ,说明一方面是由于煤岩内部变形破裂程度降低即应力集中程度降低 ,另一方面是应力集中区距离监测点越远所致 ,力电耦合计算结果表明 ,通过监测电磁辐射信号的变化规律一方面可以来评价煤岩内部应力集中程度 。 展开更多

关键词 煤岩特性 煤岩变形破裂 力电耦合 电磁辐射(EME) 应力场 数值模拟

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