煤岩膨胀破裂应变及声发射特征实验研究

摘要

针对目标对煤岩膨胀破裂过程中的声发射特征研究较少的问题,开展了煤岩膨胀破裂实验,分析了煤岩膨胀破裂全过程应变与声发射信号的变化规律.结果表明:①煤岩膨胀破裂过程可划分为微破裂阶段(I)、宏观裂纹生成及扩展阶段(Ⅱ)和劈裂阶段(Ⅲ).②煤、岩试样膨胀过程应变演化具有一致性,均呈现"缓变→加速→极值"变化趋势,但两者各阶段声发射信号差异较大.③煤样在第I、Ⅱ阶段声发射振铃计数较为丰富,在临近第Ⅲ阶段累计振铃计数呈指数型递增;而砂岩在第I、Ⅱ阶段声发射振铃计数较少,在临近第Ⅲ阶段累计振铃计数表现出"突增→平静"趋势.④煤岩膨胀破裂过程均存在变形局部化现象,应变变异系数的突变和声发射峰值频率段增多现象可作为煤岩胀裂失稳破坏的前兆特征.研究结果可为煤岩致裂等工程的监测预警提供依据.