液氮冻结含水煤体能量耗散动态变化规律的试验研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 10; pp. 119 - 128
• Main Authors: 林海飞, 罗荣卫, 李博涛, 秦雷, 王裴, 刘思博, 杨二豪
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西西安 710054%西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054 01.10.2023; 西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
• Subjects: liquid nitrogen frozen; energy dissipation; moisture contained coal; microstructure; 动态演变; 液氮冻结; 微细观结构; 能量耗散; 声发射; acoustic emission; 含水煤体; dynamic evolution
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1604

TD712; 为研究液氮冻结含水煤体过程能量动态变化规律,利用自主研发的液氮冻结煤体全过程声发射试验系统,分析了不同含水率煤体液氮冻结全过程的声发射能量耗散特征及变化规律.结果表明:液氮冻结煤体过程中声发射能量在时间域上,分为陡增期、波动期、平静期,能量一次、二次峰值均与含水率呈正线性关系,含水率 5.96%煤体能量一次、二次峰值是干燥煤体的 1.66、2.26倍;液氮冻结煤体累计能量与时间关系分为陡增、缓慢增长及稳定等 3个阶段,累计能量与含水率呈正线性关系,含水率 5.96%煤体是干燥煤体的 2.88倍;不同含水率煤体幅值绝大部分集中在 40～50 dB之间,占比为 94.39%～99.11%,且随着煤体含水率的增加呈线性减小;液氮冻结煤体声发射振铃计数时间序列存在混沌分形特征,陡增阶段、缓慢增长阶段、稳定阶段的关联维数分别与含水率呈正指数、正线性、正线性相关,含水率 5.96%煤体陡增阶段关联维数分别是缓慢增长阶段、稳定阶段的 2.00、5.78倍;液氮冻结煤体产生裂隙类型以拉伸裂隙为主,其占比随含水率增加呈负指数减小,剪切裂隙占比随含水率增加呈正线性增大.煤体水分增加,增大了液氮冻结过程中水-冰相变产生的冻胀力,能量耗散增加,促使孔裂隙发育,可通过声发射能量反演.