预制裂纹煤样受载破坏的红外辐射特征研究.pdf

第 4 3卷 第 8期 2 0 l 7年 8月 工矿 自 动 化 I nd us t r y a n d M i n e Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 3 NO ． 8 Au g ． 2 0 l 7 ． ； ’ 。 ⋯ i 实验研究 ◆ ◆_ ◆ ◆ ◆ 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 8 0 0 4 4 0 6 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 7 ． 0 8 ． 0 0 9 预制裂纹煤样受载破坏的红外辐射特征研究 程 富起 ， 李 忠辉 ， 殷 山 。 ， 魏 洋 。 ， 孙英 豪 。 1 ． 中 国矿 业 大学 安 全工程 学 院 ，江苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 ； 2 ． 中国矿业 大 学 煤炭 资源 与安 全 开采 国家 重点 实验 室 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 ； 3 ． 中国矿 业大学 煤 矿 瓦斯 与火 灾 防治教 育部 重 点实 验室 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 摘要 对预 制 裂纹煤 样进 行 了单 轴压 缩 实验 ， 研 究 了预 制 裂纹煤 样 受载破 坏过 程 中红 外辐射 温度 及 其 变 化规律 。 实验 结果 表 明 预 制 裂纹煤 样在 受 载破 坏过程 中， 红 外 辐射 温度 曲 线 出现 突变现 象 ， 主 破 裂 时 不 同 预 制 裂纹 角度 煤样 的红 外辐 射 温度 均 突升 ； 主破 裂 时预 制 裂 纹煤 样 的 红 外辐 射 温度 突变 率 随预 制 裂 纹 角度 的增 大先 升后 降 ， 4 5 。 预制 裂纹 煤样 的红 外辐 射 温度 突 变率最 大 。预 制 裂 纹煤样 的 红外辐 射 变化规 律 与 载荷 及 预 制 裂纹 密切相 关 ， 能 够很 好 地反 映含 宏观 缺 陷煤 样 受载 时 内部破 裂的情 况 。 关键 词 煤 岩 动 力灾 害 ； 预 制 裂纹 煤样 ；受载破 坏 ；红外辐 射 温度 ； 单 轴压 缩 中 图分 类 号 TD 3 1 3 文献 标志 码 A 网络 出版 时问 2 O 1 7 一 O 7 2 7 0 9 5 9 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 7 0 7 2 7 ． 0 9 5 9 ． 0 0 9 ． h t ml Re s e a r c h o n i nf r a r e d r a d i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f p r e c r a c k e d c o a l s a mpl e u n de r l o a d e d br e a k i ng CHENG Fuq i 一，LI Zho ng hui 一， YI N Sh an 一， W EI Ya ng 一， SU N Yi ng ha o ， 1． Sc ho o l o f Sa f e t y Eng i n e e r i n g，Chi na U n i v e r s i t y o f M i ni ng a nd Te c hno l o gy，Xuz hou 22 1 1 1 6，Chi na 2． St a t e Ke y I a b or a t o r y o f Co a l Re s ou r c e s a n d Sa f e M i ni n g．Chi n a Uni v e r s i t y o f M i n i ng a n d Te c hno l og y，Xu z h ou 2 2 1 1 1 6，Ch i na；3． Ke y La bo r a t o r y of Ga s a nd Fi r e Con t r o l f or Co a l M i n e s，Chi n a Uni v e r s i t y o f M i n i ng a n d Te c hn ol o gy，Xuz ho u 2 21 1 1 6，Chi na Ab s t r a c t U ni a xi a l c o mpr e s s i o n t e s t wa s c o ndu c t e d on p r e c r a c ke d c o a l s a mpl e，a n d i nf r a r e d r a di a t i o n t e mpe r a t u r e a nd i t s c h a ng e r ul e o f t he p r e c r a c ke d c o a l s a mpl e u nd e r l o a de d br e a ki n g we r e r e s e a r c h e d．Th e e xp e r i me nt a l r e s ul t s s h ow t ha t i nf r a r e d r a di a t i o n t e m p e r a t u r e c u r v e wi l l mut a t e i n p r oc e s s o f l oa de d b r e a ki n g o f t he p r e c r a c k e d c oa l s a mpl e，a nd t he i nf r a r e d r a d i a t i on t e m p e r a t u r e s o f t he p r e c r a c ke d c o a l s a mpl e s wi t h d i f f e r e n t a ngl e s wi l l s u dd e nl y i nc r e a s e d ur i n g m a i n r u pt u r e ． The m u t a t i on r a t e of i n f r a r e d r a d i a t i on t e m p e r a t u r e i nc r e a s e s f i r s t a nd t h e n d e c r e a s e s wi t h i nc r e a s e of pr e c r ac ke d an gl e du r i n g m a i n r u pt ur e ，a nd t he m u t a t i on r a t e o f i nf r a r e d r a d i a t i o n t e m pe r a t ur e o f t he p r e c r a c ke d c o a l s a mpl e wi t h 45 。i s t he l a r ge s t ．The c h a ng e r u l e o f i nf r a r e d r a d i a t i on o f t he pr e c r a c ke d c oa l s a mpl e i s c l o s e l y r e l a t e d t o l o a d 收稿 日期 2 O 1 7 0 4 1 l ； 修回 日期 2 0 1 7 - 0 6 2 2 ； 责任编辑 盛男 。 基 金项 目 “ 十三 五” 国家重点研发计划资助项 目 2 0 1 6 YF C 0 8 0 1 4 0 4 ； 国家 自然科 学基金资 助项 目 5 1 6 7 4 2 5 4 ； 中国矿业 大学 煤炭资 源与安全 开采 国家重点实验室 自主研究课题资助项 目 S KLC R S M1 5 x o 3 。 作者简 介 引 用格 式 程 富起 1 9 9 2 一 ， 男 ， 山东菏泽人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方 向为煤岩动力灾害监测 ， E ma i l 4 9 9 2 6 3 2 6 7 q q ． c o rn。 程 富起 ， 李忠辉 ， 殷 山， 等． 预制裂纹煤样受载破坏 的红外辐射特征研究E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 8 4 4 4 9 ． CHENG Fu q i ，L I Zh o n g hu i ，YI N S ha n，e t a 1 ．Re s e a r c h o n i n f r a r e d r a d i a t i o n c ha r a c t e r i s t i c s o f p r e c r a c k e d c o a l s a mp l e un d e r l o a de d b r e a k i n g [ J ] ． I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n， 2 0 1 7 ， 4 3 8 4 4 4 9 ． 2 0 1 7年 第 8期 程 富起 等 预制 裂 纹煤样 受载破 坏 的红 外辐射 特征研 究 4 5 ． a n d p r e c r a c k ，wh i c h c a n r e f l e c t i n t e r n a l r u p t u r e o f ma c r o s c o p i c d e f e c t i v e c o a l s a mp l e u n d e r l o a d． Ke y wo r d s c o a l r oc k dy na m i c di s a s t e r；p r e - c r a c k e d c oa l s a m p l e； l o a de d br e a ki ng；i n f r a r e d r a d i a t i on t e mpe r a t ur e；u ni a xi a l c o mpr e s s i on 0 引言 随着 煤 矿 开采 深 度 延伸 和 开 采 强度 增 加 ， 煤 与 瓦斯突出、 冲击地压等煤岩动力灾害 日趋严重 ， 对煤 矿安全生产造成极 大威胁口 ] 。在煤岩动力灾害发 展 过程 中 ， 煤 岩 内储 存 的能 量 会 以 电磁 能 、 热能 、 弹 性能、 声能等能量形式释放 出来l 4 ] 。电磁辐射作为 煤岩 动 力灾 害 的一种 能 量 耗 散 形 式 ， 已经 应 用 于 动 力灾 害 的监测 预 防 ， 并取 得 了较好 效果 _ 6 ] 。 由于地 壳 运 动 和沉 积 作用 的影 响 ， 煤 岩 层 内 多 裂 隙和 断层结 构 ， 是引发 煤 岩失稳 破坏 的主要 原 因 。 预制裂 纹 煤样 单轴 压缩破 坏 实验 为研究 煤岩 中裂 隙 和断 层结 构对煤 岩稳 定性 的影 响过 程及 机 理提供 了 一 种实验模拟方法 。刘杰等_ g 研究 了预制裂纹煤样 单轴压缩条件下表面电位 的变化规律及预制裂纹对 煤样表 面电位 的影响机理。宋 晓艳 等L 1 o ] 研究 了含 预制裂纹煤系岩石单轴压缩破坏的电磁辐射规律及 其影响机制。任学坤等[ 1 1 ] 研究 了预制裂纹岩板单 轴压缩 条 件 下 的 电 位 与 电 磁 辐 射 规 律 及 其 特 征 。 李 银平 、 邵冬 亮 等[ 1 2 1 3 ] 研 究 了含 预 制 裂纹 的不 同岩 石材料 破坏 过程 中的声发 射特 征 。 红外辐射作为 电磁辐射 的一种形式 ， 也是煤岩 受 载 变 形 破 坏 过 程 中 一 种 能 量 耗 散 形 式 。 L i u P e i x u n等_ 1 揭示岩石不同位置温 度变化情 况 反 映 了应 力 分 布不 同 。李 忠 辉 等 [ 1 研 究 发 现 在 岩 样受载过程 中， 红外辐射温度曲线呈降转升型， 发生 破坏时岩样平均红外辐射温度增加 0 ． 1 ～ 0 ． 3℃， 最 高红 外 辐 射 温 度 增 加 1 ． O 7 ～ 2 ． O 9℃ 。张 艳 博 等 测试 了含圆孔岩石在加载过程 中红外辐射温度 场 ， 发 现岩石剪性破 裂 区升温条 带为 岩石破裂 失稳 的 前兆 。谭志宏 等n 发现花 岗岩 板状 试样 在加 载过 程 中， 红外辐射强度随试样微破裂的增强而增加。 上 述文 献分 别在 预制 裂纹 和红 外辐 射方 面对 煤 岩破坏过程进行 了研究 ， 但 预制裂纹煤样受载破坏 的红外辐射规律研究 还较少 。在前 人研究 的基础 上 ， 本文搭建 了实验系统 ， 对预制裂纹煤样进行了单 轴压 缩 实验 ， 研究 了预 制 裂 纹煤 样 受 载 破 坏 过 程 中 红外辐射特征及其变化规律 。 1 实验 设计及 方 法 1 ． 1 买 验 系统 实 验 系 统 主要 由加 载 控 制 系统 、 红 外 监 测 系 统 和摄像系统组成 ， 如图 1 所示 。加载控制系统采用 YAW 型 微 机 控 制 试 验 机 。红 外 监 测 系 统 采 用 Op t r i s P I 4 5 0高分辨 率红外热像仪 ， 其光学分辨率 为 3 8 2 2 8 8像素 ， 测温范 围为 一2 O ～1 0 0℃， 0 ～ 2 5 0℃ ， 1 5 0 9 0 0℃ 分 段调 温 ， 光谱 范 围为 7 ． 5 ～ 1 3 m， 帧频 为 8 0 Hz ， 视 场 角为 3 0 。 2 3 。 ， 热 灵 敏度 为 0 ． 0 4 K。摄像系统采用尼康 D5 3 0 0相机 ， 其分辨 率为 1 9 2 0 1 0 8 0像 素，图像 传 感 器 类 型 为 2 3 ． 5 mm1 3 ． 6 mmC MOS传感 器 ， I S O感 光范 围 为 1 O O ～ 1 2 8 0 0 ， 数 据接 口为 US B 3 ． 0 ， 数 据 传 输 速 率 为 5 4 Mb i t ／ s 。 红 上 压盘 煤样 图 1实 验 系 统 组 成 Fi g． 1 Comp os i t i on of e xp e r i me nt a l s ys t e m 1 ． 2 实验 样 品制备 及 实验 方 法 实验所需煤样均取 自河南神火集团有限公司梁 北煤 矿 ， 将大 块 煤样 加 工成 1 0 0 mm3 0 mm 1 0 0 mm 长 宽 高 的长 方体 ， 煤样 端 面平 整 度误 差 小 于 0 ． 0 2 mm。选 取 2 0个 煤 样 ， 分 成 4组 ， 采用 水 刀割 缝技 术对 4组 煤样 分 别 进 行 0 ， 1 5 ， 4 5 ， 6 0 。 预 制 裂纹 的加 工 。预 制裂 纹长 3 0 mm， 宽 2 i n ． m， 中心 孔 直径 为 6 mm。 为减少环境对煤样红外辐射 的影响 ， 煤样提前 2 4 h放在实验室内， 以保证实验 时煤样温度与环境 温度一 致 。实 验期 间关 闭 实 验 室 门窗 ， 禁 止 人 员走 动 。在压力试验机周 围围上 白色湿布， 正对红外热 像 仪和 相机 的一 端 敞开 。红外 热像 仪 和相 机均 布置 在距煤样5 0 c m处 ， 红外热像仪和相机 的图像采集 2 0 1 7年 第 8期 程 富起 等 预 制 裂纹煤 样 受裁破 坏 的红 外辐 射特 征研 究 l 7 I l 预制裂纹煤 样 c l j 预制裂纹煤样 ㈤预 制 裂 纹 煤 样 i 颅制裂纹煤样 破裂时红外热像及红外 云 Fi g． d I nf r a r e d l he r nl a]i ma ge s a nd i nf r a r e d c l ou d i ma ge s of pr e c r a c ke d c o al s ampl e s d ur i n g ma i n r t l pl u r e m 3 a 可看 ⋯ ， 。 预 制 裂纹 煤 样 在 8 7 8 ． 1 4 s 时 ， 载 荷 达 到 峰 值 3 6 ．0 9 k N， 随 后 载 荷 突 降 7 ． 3 7 k N． 红 外 辐射 温 度 突 升 0 ． 2 9℃ ； 在 9 4 1 ． 4 9 s 时 ， 载 茼突 降 6 ． 0 9 k N， 红 外辐 射温 度 在 2 ． 6 4 s内突 升 0 ． 9 4 ． 达 到 峰 值 2 ． 5 1℃ 。 对 比 图 2 a 和 罔 4 a r , I 得 ， 0 。 预制 裂纹煤 样 的破 坏 裂 隙 主要 分 布 在预 制 裂纹两 侧 ， 煤样 存 主 破 裂 时 红外 高 温 域 也分布 预制 裂纹 闪侧 ． 这 是 南于 煤 样 两侧 裂 隙 发 育 较 充分 ， 在 主破 裂 时煤 样 两 侧 众 多 的 裂 隙 破 裂 面 发 剧 烈错 动摩 擦 ， 从 而 出现 煤 样 两 侧 的 宝 f 外 高 温 Ⅸ域 。 m图 3 b 丁 肴 ⋯ ， l 5 。 预制 裂纹 煤样 在 4 9 ． 9 0 时 ， 载荷 下 降 1 ． 5 5 k N． 红 外辅 射 温度 突降 0 ． l 5℃ ； 其 后随 着载 荷 的 增 大 ． 红 外 辅 射 温 度 继 续 I 升 ； 任 6 7 2 ． 3 0 S 时 ， 载 荷下 降 0 ． 5 3 k N， 红 外辐 射 温度 降低 0 ． 1 8℃ ； 在 7 5 3 ． 7 0 S 时 ， 载 荷下 降 1 ． 2 9 k N， 红外 辐 射 温度 上升 0 ． 2 5℃ ； 在 9 6 8 ． 2 2 s时 ． 载 荷 达 到峰 值 1 8 ． 6 4 k N， 随 后 载 荷 小 幅 降 低 。 红 外 辐 射 温 度 在 2 ． 6 4 S内突 升 1 ． 2 4。 C， 达 到 2 ． 3 1。 C； 在 9 8 5 ． 7 6 S 时 ， 红 外辐 射 温俊 达 到峰 值 2 ． 5 1℃ 。对 比 2 b 和 图 4 b 可得 ， 1 5 。 预 制 裂 纹 煤 样 右 E方 f n观较 多 的破 坏裂 隙 ， 煤 样 丰 破 裂 时红 外 热 像 及 红 外 云 罔 右 上 方也 现 了红外 高 温 区域 ， 煤 样 的 破 坏 裂 隙 域 与红 外高温 区域有 良好 的对 应性 。 m 图 3 c 可看 出 ， 4 5 。 预制 裂纹煤 样 在 6 1 7 ． 4 3 s 时 ， f E , b 辐 射温 度 降低 0 ． 5 3℃ ， 但 载 荷 未 有 明 变 化 ； 6 9 8 ． 6 1 s时 ， 红 外 辐 射 温 度 住 0 ． 6 6 s内突 升 0 ． 7 9 ℃ ． 达 到 2 ． 0 l ℃ ， 载 荷 未 有 明 显 变 化 ； 在 7 1 6 ． 7 6 s It 寸 ， 载 荷达 到 峰 值 2 1 ． 7 1 k N， 随 后 载 倚 下 降 5 ． 7 9 k N， 红外 辐 射温 度达 到峰 值 2 ． 1 0 。对 比 图 2 c 币 图 4 C 可得 ， 4 5 。 预 制 裂 纹 煤 样 彳 侧 托 剪 裂 隙 发 育较 好 ， 煤 样 在 主破 裂 时 红 外 热 像 及红 外 云 图 右侧 } n 现 高温 域 ， 说 明 煤 样托 剪 裂 隙发 育较 好 区域 在 主破 裂时 会产 生热 量 ， 形成 红外 高温 域 。 『 { 1 冈 3 d 可看 ⋯ ， 6 0 。 预 制 裂纹煤 样 在 8 1 6 ． 3 1 S 时 。 载 衙 达 到 峰 值2 3 ．9 4 k ． 随 后 载 倚 下 降 5 ． 2 6 k N， 红外 辐射 温度 在 2 ． 【 7 s内 突升 0 ． 6 5℃ ， 达 到峰 值 2 ． 7 9 。对 比图 2 d 和 图 4 d l I 『 得 ， 6 O 。 预 制裂 纹煤 样左 下侧 J H 现贯 通 性 拉 裂 。 有 卜 侧 ⋯脱 局 部剪 裂纹 。 由于托 裂破 坏会 使物 体降 温 ， 剪切破 坏 会使 物 体升 温 ， 所 以 现 了煤 样 主 破裂 时 红 外 热 像 及红 外 云图左 下 侧红 外辐 射 温 度 较 低 、 右 侧 红 外 辐 射温 度较 高 的现 象 。 f 1 1 冈 3可得 预制 裂纹 煤样 主破 裂 时红 外 射 实 验结 果 ， 见表 1 。 『 】丁 看 0 。 预 制 裂 纹 煤 样 的 载 倚 峰 值 明 { i I ． 比 1 5 ， 4 5 ， 6 0 。 预 制 裂 纹 煤 样 的 载 荷 峰 伉 大 ， 说 明预 制裂 纹显 篙降 低 r煤 样 的承 载 能 力 ； 预 制 裂 纹煤 样 主破 裂时 ， 红 外 辐射 温度 突 变率 随 着 颅 制 裂 纹角 度 的增大 呈 先 升 后 降趋 势 ， 0 ， l 5 ， 6 0 。 预 制 裂 纹 煤样 主破 裂 时红外 辐射 温度 突 变 牢较 小 ， 4 5 。 预 制 裂 纹煤 样 主破 裂时红 外 辐 射 温 度 突 变 率 最 大 ， 说明 不 R 4 n n 2 4 2 鼹鼹 ■毫 ●_ ■藤 趴 R 4 n 6 r j 8 4 0 ， 一 2 r J 2● 0 0 0 9 ／ 0 2 8 4 0 2 8 4 0 2 8 t 一 2 9 9 8 ／ 0 撒 4 0 6 2 K 4 0r J 8 I 弛引 Ⅻ 疆 瓣 辫 誓 豫 麓 ■ ■ _ 霸 疆肌 4 8 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 同预制 裂纹 角 度对煤 样 红外 辐射 温度 突变 率具 有显 著 影响 。 表 1 预制裂 纹煤 样主破裂时红外辐射实验结 果 Ta b l e l I n f r a r e d r a d i a t i o n e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f p r e c r a c k e d c o a l s a m p l e s d u r i n g ma i n r u p t u r e 3预 制 裂纹 煤样 破裂 的 红外 辐射 机制 探讨 预 制 裂纹 煤 样 内部 存 在 大 量 裂 隙孔 洞 ， 初 期 受 载时 ， 裂 隙孔洞 受 力 闭 合 ， 煤 样 受 载 发 生 微 破 裂 ， 破 裂面 错 动摩擦 ， 产 生热 量 ， 煤样 红外 辐射 温度 开始 升 高 ； 随着 载荷 的增 加 ， 含预 制裂 纹 的煤样 在预 制 裂纹 处 ， 特别 是在 预 制裂 纹 尖 端 处 ， 产 生 应 力 集 中 ， 新 裂 纹在 预 制裂纹 处 扩 展 发育 ， 新 裂 纹 因受 不 同 的剪 应 力 和拉应 力作 用 而 发 育成 不 同类 型 的裂 纹 ， 剪 应 力 较大 时 产生 剪裂 纹 ， 煤 样 红外 辐射 温度 上升 ， 拉 应力 较大 时产 生拉 裂 纹 ， 煤 样 红外辐 射 温度 下降 ； 载荷 继 续增 大 ， 裂纹 大 范 嗣扩 展 ， 裂纹 的 2个破 裂 面错 动摩 擦产 生 大量热 量 ， 煤样 红外 辐射 温 度继续 上 升 ； 主破 裂 时 ， 煤 样 内部 宏 观 裂 隙贯 通 ， 弹性 势能 急 剧 释 放 ， 宏 观裂 隙破 裂面 发 生 强 烈错 动摩 擦 ， 位 时 间 内释 放大 量 能量 ， 红外 辐射 温 度发 生 突变 。 预制裂纹煤样受载破坏过程 中， 因预制裂纹角 度不 同会 产 生不 同类 型 的破 坏 ， 导 致红 外 辐 射 温 度 特征 不 同 。一方 面表 现 为红外 辐射 温度 突 变形 式不 同 0 ， 6 0 。 预 制 裂纹煤 样红 外辐 射 温 度在 主 破 裂 时发 生 突升 ； 1 5 ， 4 5 。 预 制 裂 纹 煤 样 红 外 辐 射 温 度 在 受 载 初期 发 生突 降 ， 在 主 破 裂 时发 生 突升 。另 一 方 面表 现为 煤样 主破 裂 时红 外辐 射 温度 突变率 不 同 0 ， 1 5 ， 6 0 。 预制 裂纹 煤样 分别 趋 向于 拉 裂破 坏 、 剪 切 破坏 和 拉裂 破坏 ， 煤 样在 受载 过 程 中新 裂 纹发 育较 少 ， 主破 裂 时 ， 宏 观裂 隙贯 通 时间 较长 ， 导致 煤样 主破 裂 时红 外辐 射 温度 突变 率较 小 ； 4 5 。 预制 裂 纹煤 样 趋 向 于拉 剪复合破坏 ， 煤样在受载过程中裂隙充分发育扩展 ， 主破 裂 时宏观 裂 隙 瞬 间贯 通 ， 导致 红 外 辐 射 温 度 突 变率 较 大 。 4结论 1 预 制 裂纹 的存 在显 著 降低 了煤 样 的 承 载能 力 ； 不 同预制 裂纹 角度 煤样 在受 载破 坏 过程 中 ， 煤 样 红外辐射温度与载荷具有 良好 的一致性 ， 并随着煤 样 的破坏 而发 生 温度 突变 ； 预 制裂 纹 煤 样 红 外 辐 射 温度 在 主破裂 时均 发生 突 升 。 2 预制 裂纹 煤样 受 载破 坏 过程 中会 因预 制 裂 纹角 度不 同产 生 不 同类 型 的破 坏 ， 导 致 红 外 辐 射 温 度特 征不 同 。一方 面 表现 为不 同预 制裂 纹角 度煤 样 主破 裂 时红外 辐 射温度 突 变形 式不 同 ， 0 ， 6 O 。 预制 裂 纹煤 样红 外辐 射 温 度 在 主破 裂 时 发 生 突 升 ， 1 5 ， 4 5 。 预制裂纹煤样红外辐射温度在受载初期发生突降， 在 主破裂 时发 生 突 升 ； 另 一方 面 表现 为 不 同预 制 裂 纹角度煤样主破裂时红外辐射温度突变率不同， 0 ， 1 5 ， 6 O 。 预制 裂纹 煤 样 分 别 趋 向 于拉 裂破 坏 、 剪 切 破 坏和 拉裂 破坏 ， 煤 样 主破 裂 时 红外 辐 射 温 度 突 变 率 较小 ， 4 5 。 预 制 裂 纹煤 样 趋 向 于 拉剪 复 合 破 坏 ， 煤 样 主破 裂 时红外 辐 射温 度突 变率 较大 。 3 根 据 预制裂 纹煤 样受 载 破坏 的红外 辐射 特 征及 其 产生机 理 ， 发 现 预 制 裂 纹煤 样 的红 外 辐 射 变 化规 律 与载荷 及 预制裂 纹 密切相 关 。预 制裂 纹煤 样 受载 破 坏 的红 外 辐射 特征 能够 很好 地反 映含 宏 观缺 陷煤样 受 载 时破 裂 的情 况 ， 有 望 为煤 岩 动 力 灾 害 的 监 测 预警 提供 新 的监测 手 段 。 参 考 文 献 Re f e r e n c e s [1 ]王恩元 ， 何 学秋 ， 李忠 辉 ， 等． 煤 岩 电磁 辐射 技 术及其 应 用[ M] ． 北 京 科学 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2] C HE N P e n g ， WANG E n y u a n ，O U J i a n c h u n ， e t a 1 ． Fr a c t a l c ha r a c t e r i s t i c s o f s ur f a c e c r a c k e v ol ut i on i n t h e p r o c e s s o f g a s c o n t a i n i n g c o a l e x t r u s i o n[ J ] ． I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f Mi n i n g S c i e n c e a n d Te c hn ol og y， 201 3， 2 31 1 21 - l2 6． [ 3] J I N P e i j i a n ， WAN G E n y u a n ，L I U Xi a o f e i ，e t a 1 ． Da ma ge e vo l u t ion l a w o f c o a l r o c k un de r uni a xi a l c ompr e s s i o n ba s e d o n t he e l e c t r oma gn e t i c r a di a t i on c h a r a c t e r i s t i c s [ J ] ． I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f Mi n i n g Sc i e n c e a nd Te c hno l o gy， 2 0l 3， 23 2 2l 3 2 1 9． 2 0 1 7年第 8期 程 富起等 预制裂纹煤样受载破坏的红外辐射特征研究 4 9 [ 4] [ 5] [6] [7 ] [8] [9] [ 1 O ] [ 1 1 ] 石显 鑫 ， 蔡栓荣 ， 冯宏 ， 等． 利用 声发 射技术 预测 预报 煤与 瓦斯 突 出 [ J ] ． 煤 田地 质 与 勘 探 ， 1 9 9 8 ， 2 6 3 6 O一 65 ． S HI X i a n x i n ， C A I S h u a n r o n g ， F E NG Ho n g ， e t a 1 ． P r e d i c t i o n o f c o a l a n d g a s o u t b u r s t b y a c o u s t i c e mi s s i o n t e c h n i q u e l, J ] ． C o a l G e o l o g y E x p l o r a t i o n ． 1 99 8， 26 3 6 O一 65 ． 吴立新 ， 王金 庄． 煤 岩受压 红外 热象与辐 射温 度特 征 实验[ J ] ． 中国科学 ， 1 9 9 8 ， 2 8 1 4 1 4 6 ． WU Li x i n， WANG J i n z h u a n g ． Ex p e r i me n t a l s t u d y o n i n f r a r e d t h e r ma l i ma g e a n d r a d i a t i o n t e mp e r a t u r e c h a r a c t e r i s t i c s o f c o a l a n d r o c k I- J ] ． C h i n e s e S c i e n c e ， 1 9 9 8， 2 8 1 4 1 4 6 ． 王恩元 ， 何 学秋． 电磁 辐射法 预测煤 与瓦斯 突 出原理 l- J ] ． 中国矿业大学学报 ， 2 0 0 0 ， 2 9 3 2 2 5 2 2 9 ． W ANG Enyu a n。HE Xue qi u．Pr e d i c t i on o f c o a l a n d g a s o u t b u r s t b y e l e c t r o ma g n e t i c r a d i a t i o n [ J ] ． J o u r n a l o f Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g Te c h n o l o g y ， 2 0 0 0 ， 2 9 3 2 2 5 - 2 2 9 ． 王恩元 ， 何学 秋． 煤 岩变形 破裂 电磁辐射 的实 验研 究 I- J ] ． 地球物理学报 ， 2 0 0 0 ， 4 3 1 1 3 1 1 3 7 ． W ANG Eny ua n， H E Xue qi u．An e xpe r i me nt a l s t ud y o f t he e l e c t r oma g ne t i c e m i s s i o n d ur i n g t he d e f o r ma t i o n a n d f r a c t u r e o f c o a l o r r o c k I- J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f Ge o p h y s i c s ， 2 0 0 0， 4 3 1 1 3 1 1 3 7 ． 王恩元． 含瓦斯煤破裂 的电磁辐射 和声发射效 应及其 应用研究 [ D ] ． 徐州 中国矿业 大学 ， 1 9 9 7 ． 刘杰 ， 王恩元 ， 李忠辉 ， 等． 预制 裂纹 煤样单 轴压 缩表 面电位 实 验研 究 l- J ] ． 煤 炭 学 报 ， 2 0 1 1 ， 3 6 7 1 1 3 5 1 1 38 ． LI U J i e ，W ANG En y u a n， LI Z h o n g h u i ， e t a 1 ． Ex p e r i me n t s t u d y o n s u r f a c e p o t e n t i a l o f p r e c r a c k e d c o a l u n d e r u n i a x i a l c o mp r e s s i o n [ J ] ． J o u r n a l o f C o a l S c i e n c e ， 2 0 1 1， 3 6 7 1 1 3 5 1 1 3 8 ． 宋晓艳 ， 李忠辉． 预制裂 纹煤 系岩石破 坏 的电磁 辐射 规律研究[ J ] ． 煤矿安全 ， 2 0 1 5 ， 4 6 1 O 5 6 5 9 ． S ONG Xi a o y a n．LI Z h o n g h u i ． S t u d y o n e l e c t r o ma g n e t i c r a d i a t i o n l a ws f r o m c o a l me a s u r e s r o c k wi t h p r e c r a c k d u r i n g i t s f a i l u r e [ J ] ． S a f e t y i n C o a l M i n e s ， 2 0 1 5， 4 6 1 0 5 6 - 5 9 ． 任学坤 ， 王恩元 ， 李忠辉． 预制裂纹岩板破坏 电位 与电 磁辐 射 特 征 的实 验 研 究 [ J ] ． 中 国 矿