声发射预测冲击地压技术研究
李秋林，吕贵春
(煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037)
摘要：根据声发射机理，利用岩石损伤学的原理，研究了声发射与冲击地压之间的内在联系，从而得出声发射技术用于预测冲击地压的可行性，并在冲击地压比较严重的老虎台煤矿进行了声发射技术试验。现场试验过程中，工作面发生的5次冲击地压均被声发射仪器监测到，证明了声发射技术可用于预测冲击地压。
关键词：声发射；冲击地压；预测
中图分类号：TD713 文献标识码：A 文章编号：1008-4495(2007)05-0004-03
井下煤岩体是一种应力介质，当其受力破坏时，将发生能量释放，声发射(AE)是这种能量释放过程的物理效应之一。冲击地压是煤岩体在达到极限应力平衡状态时，产生局部破裂，并产生大量的声发射信号；另一方面，冲击地压的孕育和发生是以煤岩体大量积蓄和急剧释放能量为前提，而声发射与煤岩体积蓄能量过程相对应。因此，声发射活动的时空变化动态包含有冲击地压的前兆信息。现场观测及实验室试验均表明，声发射现象贯穿煤岩体破坏全过程。作为煤岩体变形破坏过程中的一种物理效应，声发射信号的变化过程与煤岩的破坏过程密切相关“，可以作为一种观测手段，来监测煤岩体的应力状态。
1 声发射与煤岩体损伤破坏的关系
损伤是指存在于材料内部的各种缺陷。损伤力学就是利用宏观变量来研究微观变化对材料性质的影响。岩石是一种复杂的自然地质体，在各种外界载荷和外界环境的作用下，内部含有各种各样的缺陷。在力的作用下这些缺陷将发生成核、扩展、贯通甚至闭合。声发射是材料变形时，局部微破裂产生的一种应力波，必然与材料内部的缺陷及这些缺陷的繁衍过程有关[2]。冲击地压发生的过程，本质上是煤岩内部缺陷损伤演化到发生大规模突然破坏的过程。利用损伤力学的观点和声发射技术分析冲击地压的孕育过程，将有助于人们对冲击地压发生机理的认识[3]。
煤岩体声发射是煤岩体破裂过程中产生的弹性波，与煤岩体内部的微裂隙或缺陷有直接的关系。而损伤是煤岩体内部微裂隙或缺陷生长与扩展的结果，因而它与煤岩体内部缺陷的演化关系和生长直接相关。因此，损伤与声发射之间有着必然的因果关系。又由于监测到的声发射分布是一种统计分布，因此，可以建立起损伤与声发射的关系。
