煤岩破坏电磁辐射定位技术方法

• Published in: 煤炭学报 Vol. 47; no. 10; pp. 3654 - 3667
• Main Authors: 宋大钊, 何学秋, 韦梦菡, 娄全, 刘洋
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北京科技大学金属矿山教育部重点实验室,北京 100083 01.10.2022; 北京科技大学大安全科学研究院,北京 100083; 北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083; 北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083%北京科技大学大安全科学研究院,北京 100083; 中安安全工程研究院,北京 100083%河南城建学院市政与环境工程学院,河南平顶山 467041
• Subjects: 定位; 场源模型; 监测预警; 矢量特征; 煤岩破坏; 电磁辐射
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.XR21.1647

TD326%P631; 煤岩电磁辐射技术作为一种无损、实时、非接触、前兆性强的地球物理监测方法,在煤岩结构稳定性及应力状态评估、煤岩动力灾害监测预警中发挥了重要作用.然而,当前该技术主要通过电磁前兆信号时序变化预警煤岩动力灾害,不能实现对灾害孕灾区域的定位,无法指导防治措施精准实施,从而制约了该技术的发展应用.对此,围绕煤岩破坏电磁辐射定位技术方法开展了系统研究.基于磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应,研发了新型电磁矢量传感器,传感器在三轴方向上具有显著的独立性,互不干扰,对夹角余弦的响应表现出高线性度,为煤岩破坏电磁辐射定位奠定了基础,揭示了煤岩破坏电磁辐射的矢量特性.三分量电磁信号在时域上同步到达,波形存在明显差异,频域上信号主频一致,幅频分布相似,可视为主破裂产生的电磁场在3个方向上的分量.基于煤岩破坏发生时电荷分离、运动的过程,建立了等效的电磁辐射场源模型和煤岩破坏电磁辐射定位方程,并进行了数值模拟和实验验证,定位效果理想.研究成果是煤岩电磁辐射监测技术领域的原始创新,初步将该技术从预测"危险是否会发生?"拓展到预测"危险将在何处发生?".研究旨在推动煤矿动力灾害监测预警技术装备的升级与创新,为我国煤矿智能化发展提供支撑.