煤炭科学技术

作者：孔彪, 钟建辉, 陆伟, 胡相明, 高李阳, 庄则栋, 孙晓磊, 时林超,

关键词：煤自燃, 次声波, 声发射, 时空演化, 频域特征,

基于声波技术感知煤自燃温度的方法具有应用场景广、实时连续性强等优势，但煤自燃过程中声波信号的前兆特征还未有揭示，进行煤自燃过程中声波效应和前兆特征的研究，为声波法探测预警煤自燃提供理论基础。首先理论分析煤岩热损伤破裂演化过程、声波传输特征，在此基础上建立了3种尺寸煤自燃声波信息测试系统，测试了煤升温及燃烧过程中次声波、声发射及声波声速信息，利用线性拟合、多重分形理论、傅里叶变换等方法，围绕声波信号的时序特征、与温度相关性、空间特征、非线性特征及频谱等方面进行分析，揭示煤自燃过程中声波信号前兆特征规律。结果表明：煤自燃过程中，随着温度升高，次声波声压值阵发性增长，声发射信号的振铃计数、能量值及声波声速与温度正相关；煤自燃前期次声波信号、声波声时变化更为明显，声发射信号在100 ℃之后的增大变化更显著；声波信号具有空间特征，随着热源距离增加，振铃计数、能量发生降低变化，温度升高不同距离下的声速值均不断增加，声速与温度拟合方程R2均超过0.9；煤升温过程中次声波、声发射信号具有多重分形特征并与煤自燃热破裂具有较好对应性；此外，煤升温过程中次声波主频发生迁移、主频幅值不断增加。最后对煤田高温异常区进行声发射测试，温度异常区域声发射信号变化明显。

来源：2025年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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