李成武,杨 威,徐晓萌,王启飞

(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)

煤体冲击破坏超低频/极低频电磁异常特征分析

李成武,杨 威,徐晓萌,王启飞

(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)

为确定煤体冲击破坏过程中是否产生超低频/极低频电磁信号,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统,研究不同冲击速度下煤体破裂电磁信号变化规律。通过分析电磁异常信号的Hilbert时频谱特征,确定煤体冲击破坏下的超低频/极低频电磁效应,研究不同冲击速度下电磁信号能量和冲击耗散能之间的关系。结果表明：煤材料在冲击破坏过程中能产生超低频/极低频电磁信号,信号主频在0～30 Hz;电磁信号幅值和冲击速度呈现正线性相关,电磁信号能量和冲击速度为二次多项式关系,冲击耗散能和电磁能增长趋势基本相同,超低频/极低频电磁信号强度可间接反映煤体内部损伤的程度。

煤体;SHPB;冲击破坏;超低频/极低频;电磁异常

自1933年Stepanov发现断裂电磁辐射现象以来,煤岩破裂电磁异常现象一直受国内外学者关注。岩石电磁辐射最早从地震工作者发现震前电磁异常开始的。岩石在受载破裂过程中会产生明显的电磁异常,这种电磁异常在实验室尺度[1-2]和地球物理尺度[3-4]均被探测到。电磁辐射是宽频的,频率从超低频到甚高频,甚至更高[5-6]。Eftaxias等[7-8]分析了地震前超低频电磁异常信号特征。钱书清等[9]通过大尺寸岩石试样的破裂试验认为20～1 000 Hz频段的信号先于其他频段的信号出现。……