瓦斯喷孔过程声发射响应规律研究.pdf

第 4 2卷 第 5期 2 0 1 6 年 5月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Aut oma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ． 5 M a y 2 0 1 6 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 5 0 0 3 6 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 0 9 李 国爱 ， 李忠辉 ， 娄全 ， 等． 瓦斯喷孔过程声发射响应规律研究E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 5 3 6 4 0 ． 瓦斯喷孔过程声发射响应规律研究 李 国爱 ， 李忠辉 ， 娄全 ， 李学龙 。 ， 张伟强 1 ． 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 ； 2 ． 中国矿业 大学 安 全工 程学 院 ，江 苏 徐 州2 2 1 1 1 6 摘要 为预防石 门揭煤过程 中可能诱发的 突出危险 ， 基于声发射监测 系统， 对某矿石 门揭煤过程 中瓦斯 喷孔时的声发射活动进行 了测试和分析。分析研究结果表明， 声发射强度通常在喷孔发生前 2 ～3 h迅速升 高， 峰值 强度可达到无突出危险时的 2 ～3倍 ， 在喷孔发 生前又突降至较低 水平 ； 喷孔越 严重， 声发射强度值 越 高 ； 声发 射 强度 变化 的幅度 能够反 映喷 孔严 重性 ， 喷 孔动 力现 象越 明显 ， 瓦斯 体积 分数 变化越 剧 烈 ， 煤 岩体 声发射强度增长率越大且峰值强度越高。该分析研 究结果对石 门揭煤 中突出危险性的监测预报有重要的参 考意 义 。 关键词 石 门揭煤；喷孔 ；声发射 ；前兆规律 ；应力集中 中图 分类号 TD 7 1 3 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 6 0 4 2 9 1 1 2 4 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 4 2 9 ． 1 1 2 4 ． 0 0 9 ． h t ml S t u d y o f r e s p o n s e r e g u l a r i t y o f a c o u s t i c e mi s s i o n i n g a s j e t o r i f i c e LI Gu o a i 一，L I Z h o n g h u i 一，LOU Qu a n 一，L I Xu e l o n g 一， Z HANG W e i q i a n g 1． Ke y La b o r a t o r y o f Ga s a n d Fi r e Co n t r o l f o r Co a l Mi n e s o f M i n i s t r y o f Ed u c a t i o n，Xu z h o u 2 2 1 1 1 6，Chi n a 2． Sc ho o l o f Sa f e t y En gi n e e r i ng，Chi n a U ni ve r s i t y of M i ni n g a nd Te c hn ol o gy，Xu z h ou 2 2 11 1 6 Ch i na Abs t r a c t I n o r d e r t o p r e v e nt da ng e r o f c o a l a n d ga s o ut bur s t i n pr o c e s s o f r oc k c r os s c u t c o a l un c ov e r i n g，t e s t s a nd a na l y s i s o n a c ou s t i c e m i s s i on i n r o c k c r os s c u t c oa l u nc ov e r i ng p r oc e s s i n a c o a l mi ne we r e c on du c t e d ba s e d o n a c o us t i c e mi s s i on mon i t o r i ng s y s t e m ．The a n a l ys i s a n d r e s e a r c h r e s u l t s i nd i c a t e s t h a t a c o u s t i c e mi s s i o n i n t e n s i t y i n c r e a s e s r a p i d l y i n 2 3 h o u r s b e f o r e j e t o r i f i c e o c c u r r e d ，p e a k s t r e n g t h c a n r e a c h 2 - 3 t i me s h i g h e r t h a n t h a t n o o u t b u r s t d a n g e r ，t h e n d r o p p e d t o l o we r l e v e l b e f o r e j e t o r i f i c e o c c u r r e d ．Th e mo r e s e r i o u s t h e j e t o r i f i c e wa s ，t h e h i g h e r t h e i n t e n s i t y o f a c o u s t i c e mi s s i o n wa s ．Th e v a r i a t i o n r a n g e o f t h e a c o u s t i c e mi s s i o n i n t e n s i t y c o u l d r e f l e c t s e v e r i t y o f t h e j e t o r i f i c e ，t h e mo r e o b v i o u s t h e j e t o r i f i c e wa s ，t h e mo r e s e v e r e t h e c h a n g e s o f g a s c o n c e n t r a t i o n wa s ，t h e g r e a t e r t h e g r o wt h r a t e o f c o a l a nd r o c k a c ou s t i c e m i s s i o n i n t e n s i t y wa s a nd t he hi g he r t he pe a k i nt e n s i t y wa s ． The a na l ys i s a n d r e s e a r c h r e s ul t s h a ve i mpo r t a n t r e f e r e nc e s i g ni f i c a n c e f o r mon i t o r i ng a nd f or e c a s t i ng o f c o a l o ut b ur s t r i s k i n r oc k c r o s s c ut c o a l unc o ve r i ng． Ke y wo r d s r o c k c r o s s c u t c o a l u n c o v e r i n g；j e t o r i f i c e ；a c o u s t i c e mi s s i o n；p r e c u r s o r l a w；s t r e s s c o nc e nt r a t j o n 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 2 2 ； 修回 日期 2 0 1 6 - O l 一 2 7 ； 责任编辑 张强 。 基金 项目 国家 自然 科 学 基 金 项 目 5 1 5 7 4 2 3 1 ； 教 育 部 科 学 技 术 研 究 项 目 1 1 3 0 3 1 A ； 中央 高 校 基 本 科 研 业 务 费专 项 资 金 资 助 项 目 2 0 1 4 Z DP Y2 3 ； 江苏省研究生培养创新工程项 目 KY L X1 5 1 4 2 9 。 作者简介 李国爱 1 9 9 0 一 ， 男 ， 河南林州人 ， 硕士研究生 ， 研究方向为矿山煤岩动力灾 害 ， E ma i l l g a 一 2 0 1 4 1 6 3 ． c o rn。 2 0 1 6年第 5期 李国爱等 瓦斯喷孔过程声发射响应规律研究 3 7 0 引言 随着煤矿开采深度和开采强度 日益增 大， 煤与 瓦斯 突 出的危 险性 也 日趋严 重 。 由于石 门揭煤 中瓦 斯存储条件的特殊性 ， 导致其发生煤与瓦斯突出的 平均强度和破坏性都是各类突出事故中最大 的， 突 出一旦 发 生 ， 带 给 矿井 的灾 难将是 巨大 的[ 1 ] 。因此 ， 石门揭煤工作是煤与瓦斯突出预测的重点。 在石 门揭 煤 防 突工 程 中 ， 国 内外 常用 到 的 预测 方法有综合指标 Ⅱ 0 、 B综合指标法[ 2 ] 、 D、 K 综合指 标法[ 3 ] 、 钻屑指标法和钻孔瓦斯涌 出速度结合瓦斯 涌出衰减系数法[ 4 等单项指标法 。这些静态突 出预 测方 法在 石 门揭煤 突 出 预测 中得 到 了广 泛 的应 用 ， 但存在着通用性和相关性差 、 准确性低、 费用高的问 题。所以， 目前用来预测突出危 险的动态连续预测 方法越来越受到重视 。常用 的动态连续预测方法有 电磁 辐射 、 微 震 、 采 场 压力变 化 、 瓦斯 涌 出特征 、 声 发 射等[ 5 ] ， 可实 现实 时、 连续 的预 测。早 在 2 O世 纪 4 O年代 ， 美 国用 声发 射技 术 和监 测 系 统对 岩 爆 进 行 了预测 ； 在 2 0世纪 8 0年代 ， 英 国采用声发射突出预 测系统在南威尔士煤 田的 C y n h e i r e矿进行 了煤与 瓦斯 突 出预测 的试 验 [ 6 。 ] 。近年来 ， 俄 罗斯研 究 人 员 发现突出危险带声发射信号频率比非 突出危险带声 发射信号频率窄 ， 且突 出危险带声发射信号多集 中 在高频范围[ 8 ] 。石显鑫等[ 9 ] 研究认 为， 声发射的总 事件 、 大事件和能量参数能较好地反 映声发射活动 特征， 总事件的增多 、 大事件 的急剧增加 ， 是突 出发 生的预兆 。贺虎等[ 1 叩分析 了煤岩体损伤破 坏与声 发 射之 间 的耦 合关 系 ， 论 述 了利 用 声 发 射 评 价 冲 击 矿压危险的可行性 。曹树刚等[ 1 对 突出煤 样破坏 全过程声发射进行了研究 ， 通过对 比分析声发射的 表 征参数 ， 发 现声 发 射 振 铃 事件 可作 为 煤 岩 动 力 灾 害预测的重要参数之一 。王恩元等口 。 将声 电监测 预警系统应用于煤与瓦斯 突出监测预警 ， 取得 了较 好的预警效果， 显著提高了突出预警准确率。 以上 研究 表 明 ， 国 内外 广大 科 研 工作 者 在 实 验 室和现场对突出煤岩体破坏时声发射特征进行了大 量研究 ， 取得 了卓有成效的成果 ， 但研究声发射监测 在石门揭煤中应用的较少 。由于石门揭煤的复杂性 和地质条件的多样性 ， 且石门揭煤过程是发生突出 危险的重要区域 ， 所以， 本文对石门揭煤过程中的瓦 斯喷孔进行了声发射监测 ， 分析 了声发射在喷孔发 生前 后 时 间和强 度 上 的变 化 规 律 ， 探 讨 了喷 孔 动力 现象与声发射响应 的内在动力学演化规律 ， 为预防 喷孔 的发生和突出危险的发生提供声发射依据。本 研究成果对石 门揭煤 中突出危险性的监测预报有 一 定的参考意义。 1现场 测试 1 ． 1 测 试地 点概 况 现场 测 试 是 在河 北 某 矿进 行 ， 该 矿 可采 与 局部 可采煤层共 7层 ， 分别是 5 、 7 、 8 、 9 、 1 1 、 1 2 1 和 1 2 2 煤 层 ， 主要 分布 于煤 系 地层 中部 的 二 叠 系下 统 大 苗庄 组和石炭 系上统赵各庄组 。其 中主要可采煤层 为 7 、 9和 1 2 一 煤层 ， 均属复结构 的中厚 ～厚煤层 。该 矿水 文 地 质条 件 属 中等 型 ， 其 中 5煤 层 顶 板及 1 2 煤层 、 1 4煤 层砂 岩裂 隙含 水层 含水 性 较强 ， 是采 掘 、 开拓 工作 面 的主要充 水水 源 。 声发 射 系统 应 用 在 该 矿 的 一8 5 0主 石 门揭 煤 ， 一 8 5 0 主石 门位 置如 图 1所示 。该 主石 门位 于 三水 平 首采 区 十 四采 区 ， 为 衔 接 ⋯ 1 1 0 0 8 5 0暗 立井 的重要开拓工程 ， 位于一8 5 0西大巷西北方向， 开 口处 在一8 5 0西大巷 W1 4点前 2 4 ． 9 m。一8 5 0 主石门所在的 5 煤层受断层和原始沉积的影响， 煤 层 厚度 不 稳 定 ， 煤 厚 为 0 ． 2 ～ 5 ． 2 m， 平 均 厚 度 为 2 ． 2 6 m， 顶 板为 灰 黑 色 泥 岩 ， 厚 度 为 0 ． 5 m， 底 板 为 深灰色粉砂岩， 厚度为 1 ． 2 m。岩层倾角较缓 ， 平均 为 8。 。5煤层受断层 和地应力 的影响， 煤层松软易 碎 ， 硬度 较小 ， 根据 施工 的地 质探查 钻孔 以及 地面 钻 孔测得 5煤层普氏系数为 0 ． 1 9 ～O ． 3 9 ， 瓦斯放散初 速度 为 1 7 ． 3～ 2 3 ． 8 mL ／ s ， 瓦 斯 含 量 为 2 ． 2 6 ～ 1 O ． 0 5 m。 ／ t 。 图 1 8 5 0主 石 门 位 置 1 ． 2现场 测试 方案 为对揭煤过程中的突出危险性进行有效监测预 警 ， 该矿安装 了 GD D1 2声电瓦斯同步监测系统， 系 统包括声发射传感器 、 电磁辐射传感器 、 主机及其他 相关部分。该 系统可进 行煤与瓦斯突 出在线 式监 测 ， 具有探测范围广 、 灵敏度高、 安装简洁方便等特 3 8 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 点， 监测仪器可通过分站接人井下环 网， 再通过交换 机将数据上传至井上的监控 中心 ， 便于及时查看 和 分析 。主机和传感 器都要 随工作 面的推进 同步前 移。由于声发射传感器探测距离为 7 ～2 2 m， 所以， 将声 发射探 头用专用夹具 固定在距离工作 面 5 m 的波导杆上 ， 监测仪器 和传感器也要 随工作面的推 进同步前移。现场监测仪器布置如图 2所示 。 图 2 现场监 测仪 器布置 2 瓦斯 喷 孔声发 射 响应规 律分 析 2 ． 1 瓦斯 喷孔发 生 前后 声发射 响应 规律 瓦斯喷孔是一种典型 的突出危险显现现象 ， 本 文结合现场打钻过程中喷孔发生前后声发射响应规 律进行分析 。瓦斯喷孔发生前后声发射强度变化与 瓦斯体积分数对 比如图 3 一图 5 所示。 图 3中 ， l 1 3 0 左 右 发生 了一 次 喷 孔现 象 ， 这 次 喷孑 L 发生时， 瓦斯体积分数突然升高 ， 由 0 ． 0 2 跃 升至 0 ． 3 5 ， 在相对瓦斯体积分数较高的环境下持 续时间约为 9 0 mi n ， 这个过程前期伴有少量的煤喷 出。这次喷孔发生前声 发射强度 出现 了明显 的反 应 ， 在发生喷孑 L 3 h前的声发射稳定期内， 声发射强 度 一 直 在 5 0 mV 左 右 波 动 ， 在 喷 孔 前 3 h 内 0 8 o o 声发射强度 开始出现升高 ， 2 h内 0 9 3 0 达 到最 高 2 0 0 mV 左 右 ， 然 后下 降再 升 高 ， 总体 呈现 波 动 型变 化 趋 势 。1 1 3 0喷 孔 开始 发 生 ， 在 1 2 O 0 ， 瓦斯体积分数达到最高 ， 喷孔发 生后声发射强度在 1 0 0 mV左右平稳 波动 ， 但 这个时间段 内的声发射 强度要高于发生异常前的稳定值 ， 约为声发射稳定 期 内的 2倍 。 图 4中 ， 5月 2 3 日凌晨 发 生 了一 次 喷 孔 现 象 ， 本次喷孔瓦斯体积分数最高达到 0 ． 4 0 ， 持续时间 约为 3 h ， 而且 喷出的煤 量较多。这次喷孔 发生前 声 发射 变化 规律 在 喷孔发 生 3 h前 ， 即稳定 期 声 发 射强 度基 本 维 持在 7 5 mV 左 右 ， 前 2 ． 5 h左 右 2 3 3 o ， 声 发 射 强 度 开 始 出现 异 常 升 高 ， 在 前 1 ． 5 h左右 o o 3 0 达到最 高的 2 4 0 mV， 然 后开始 出 现 下 降 ， 喷 孔 发 生 前 0 ． 5 h左 右 0 1 3 0 降 到 图 3 5月 1 5日喷孑 L 发生前后声发射强度变化与 瓦斯体积分数对 比 g 晒 摇 忸 2 l 3 0 2 3 3 0 O 1 3 0 0 3 3 0 0 5 3 0 0 7 3 0 时间 时一 分 籁 菇 图 4 5 月 2 3日喷孔 发生前后声发射强 度变 化与 瓦斯体积分数对 比 籁 壕 时 间 时 一 分 图 5 5月 2 6日喷孔发生前后声发射强度变化与 瓦斯体积分数对 比 8 0 mV左右。0 2 O 0发生喷孔 ， 在 0 2 3 0瓦斯体积 分数升到最高 ， 喷孔后声发射强度在 7 5 mV 附近波 动 ， 与异常前强度基本持平 。 2 0 1 5 年 5月 2 6日发生 了一 次 间歇 性 多 次 喷孔 事件 图 5 ， 第 1次喷孔开始的时 间是 1 O O 0前 ， 瓦 斯体积分数突然从 0 ． 0 5 异常升高到 0 ． 3 ， 接着 在 1 2 O 0前和 1 6 O 0前发生 了第 2 、 3次喷孔事件 ， 且第 3 次瓦斯体积分数最高达 0 ． 3 6 ， 从瓦斯体积 分 数和现 场 喷煤量 的情 况来 看 ， 这 3次 喷孔 事件 中 ， 第 3次喷孔能量最大。在 2次较大喷孔发生前 ， 声 发射强度都有较为明显的变化。从 图 5可 以看出 ， 1 O O O前 第 1次喷孔前 ， 声发射强度呈 阶梯状上 2 0 1 6年第 5期 李国爱等 瓦斯喷孔过程声发射响应规律研究 3 9 升 ， 提前 2 h 0 8 0 0 声 发 射强 度 开 始 出现 异 常 升 高 现象 ， 喷孔前 3 0 mi n 0 9 3 0 ， 声发射强度升到最高 1 2 2 mV， 并在喷孔前 1 0 0 0 降低到 7 5 mV左右 。 在 1 2 O O前 ， 即这次小规模喷孔前后 ， 声发射强度变 化幅度不明显 。在 1 6 o 0 前 ， 即这次喷孑 L 发生前 ， 声 发射强度提前 3 h 1 3 0 0 开始出现异常升 高， 并在 前 1 ． 5 h内 1 4 3 0 升到最 高 1 2 5 mV， 然后出现规 律性 的下降 ， 在喷孔前 3 0 mi n 1 5 3 0 降到 7 0 mV 左右 。1 6 0 0发生喷孔后 ， 声发射强度在 7 0 mV左 右变化 ， 较 出现异 常前 有较 大幅度 升高 。2 6日的 2次声发射异常都提前 瓦斯 异常 2 ～3 h出现变化 且有较强的规律性 。 2 ． 2 瓦斯喷孔事件声发射响应规律分析 从 图 3 一 图 5可 以得出 ， 3次喷孔前 ， 声发射强 度都有很明显 的前兆变化 ， 在喷孔前 的 2 ～3 h ， 声 发射强度开始出现异常升高现象 ， 而且在 升高之前 都处于一个相对平稳 的状态 ， 没有出现大的波动 ， 声 发射强度峰值是平稳时期强度 的 2 ～3 倍 ， 在喷孔发 生前期 ， 声发射强度 又恢复 到一个 相对稳定 的值 。 这个前兆反应说 明现场的声发射监测能够对煤岩动 力现象 的发生做 出很好的提前响应 。当声发射强度 出现类似的变化趋势时 ， 应该加强掘进工作面前方 的安全 检查 ， 注 意掘 进工 作面前 方 的施 工安 全 ， 防范 煤 与 瓦斯 突 出危 险 的发生 。 比较 1 5日、 2 3日、 2 6日 3次 动 力 喷 孔 现 象 ， 从 瓦斯体积分数、 声发射信号变化方面和喷孔 的持续 时间和规模方面可 以发现， 声发射信号对瓦斯喷孑 L 显现具有明确的响应， 当煤体声发射强度和瓦斯体积 分数呈现快速增长时， 说明掘进工作面前方瓦斯喷孔 危 险性逐渐增 强 ， 需要进一 步做好突 出防范措施 。 从这 3次动力事件中可 以看出， 声发射强度可 以从 2个不 同方 面反 映 出喷孔 动力 的大 小 ① 声 发 射峰值强度越高， 喷孔动力现象越明显 ； ② 声发射 峰值强度较稳定期 内强度增加倍数越多， 喷孔动力 现 象越 严重 。 3 声 发射 强度 与瓦斯 体 积分数 变化 关 系 从声发射强度和瓦斯体积分数变化的观测结果 可 以看 出 ， 前 兆变 化很 明显 ， 主要 原 因是 打钻 扰动 了 前方原本封闭、 平衡的煤岩体 ， 瓦斯迅速解析产生很 大的瓦斯压力 ， 使深部煤 岩体发生破裂 ， 产生应 力 波 ， 积蓄的能量越高 ， 破裂越严重 ， 声发射强度越强 。 当钻 杆 钻进 到破 裂 的煤 岩体 时 ， 喷孔 发生 ， 能 量得 到 释放 ， 声 发射 强度 迅速恢 复到较 低水 平 。 3 ． 1 声 发射 强度 增 长速 率与 瓦斯 体积 分 数 变化 的 关 系分析 声发射强度增长速率最大值与瓦斯体积分数变 化的关 系见表 1 。从表 1可 以看 出， 瓦斯体积分数 变化大， 声发射强度增长速率快 ， 两者的变化不是直 接的线性关系， 但具有较好的吻合一致性 。从表 1 中喷孔声发射强度增长速率对 比可以发现 ， 声发射 强度增长速率越快 ， 喷孔动力现象越 明显 ； 2 6日声 发射强度增长速率没有前 2次增长速率快 ， 且 瓦斯 体积分数变化差值 比 1 5日和 2 3日变化小 ， 这是 因 为这次 是 间断式 多次 喷孔 ， 能量 得 到了缓慢 的释放 ， 但从总体能量来看 ， 2 6日喷孔规模要 强于前 2次 ， 所 以， 声发射强度增长速率能部分反映出喷孔强度 变化 ， 声发射强度增长速率越快 ， 喷孔动力越强 。 表 1 声发射强度增长速率最大值与 瓦斯体积 分数变化 的关系 3 ． 2 声发射 与 瓦斯 涌 出关 系探 讨 根据现场情况和地质条件分析 ， 可得 出声发射 与瓦斯 涌 出之 间的 主要 关 系 ① 石 门揭煤 巷 道处 于 一 8 5 0 m， 水 平埋 深 大 ， 地 应 力 较 大 ， 很 容 易 造 成 应 力集中现象 ， 引起 内部煤岩层的断裂 ， 产生声发射应 力 波 ， 打钻 过程 内部地 应力 通过 瓦斯 喷 出得 到 释放 ， 所 以， 声发射要提前于瓦斯体积分数变化 ； ② 掘进 工作面地质条件复杂 ， 在其前方 和顶部不远处就是 3 m厚的煤层 ， 煤质软 ， 瓦斯含量高 ， 瓦斯压力大 ， 在 卸压过程中很容易造成煤岩体的破坏， 产生震动。 4 结 语 对 石 门揭煤 过程 中的瓦斯 喷孔进 行 了声发 射监 测 ， 分析了瓦斯喷孔发生前后声发射响应规律 、 声发 射强度增长速率与瓦斯体积分数变化关 系， 得 出了 如下结论 ， 为预防瓦斯喷孑 L 和突出危险的发生提供 了一定 的帮助 。 1 石 门揭煤 过程 中， 声发射强度通 常在喷孔 发生前 2 ～3 h迅速升高， 峰值强度达到平稳时期的 2 ～3倍 ， 在喷孔发生前又降低 到一个低值并小 幅度 变 化 。 2 声 发射 强度 前兆 变化 反 映了喷 孔动力 的 大 第 4 2 卷 第 5期 2 0 1 6年 5月 工矿 自 动化 I n dus t r y an d M i ne Aut o m a t i o n Vo L 4 2 No ． 5 M a y 2 01 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 5 0 0 4 0 0 5 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 1 0 公茂法 ，侯林 源 ，梁龙金 ， 等． 基于小 波包和 P NN 的电能 质量扰动定 位与分类 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 5 4 0 - 4 4 ． 基于小波包和P N N的电能质量扰动定位与分类 公茂 法 ， 侯林 源 ， 梁龙 金 ， 司丹淼 。 ， 柳 岩妮 ， 王 宁 1 ． 山东科技大学 电气与 自动化工程学院，山东 青岛 2 6 6 5 9 0 ； 2 ． 特变电工股份有限公司，新疆 昌吉8 3 1 1 0 0 ； 3 ． 国网 山东 电力 平度供 电公 司 ，山东 平 度2 6 6 7 0 0 摘要 根据暂态电能质量扰动现 象的本质特征 ， 提 出一种基于小波包和 P NN的电能质量扰动定位与分 类新 方 法。该 方 法利 用小波 包对扰 动信 号进行 采样 和分 解 ， 提 取 小波 包重构 系数 并定位信 号 突 变点 ， 然后 计 算各 频段 的 能量并进 行 归一化 处理 ， 构 造能 量特征 向量作 为 P NN 的 输入样 本 ， 进行 P NN 网络训 练和 测 试 ， 最终实现不同扰动信号的分类。Ma t l a b仿真结果表明， 该方法能够快速、 准确地定位和区分扰动信号。 关键 词 电能质量 ； 扰 动信 号定 位 ； 扰 动信 号 分类 ；小波 包；P NN 中图分类号 TD6 1 1 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 4 2 9 1 1 2 5 网络 出版地址 h t t p ／ ／ w ww． 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 6 0 4 2 9 ． 1 1 2 5 ． 0 1 0 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 5 - 1 2 0 2 ； 修回 日期 2 O l 6 一 O 3 0 9 ； 责任编辑 胡娴 。 作者简介 公茂法 1 9 5 9 一 ， 男 ， 山东 临沂人 ， 教授 ， 硕士 ， 主要从 事电力 系统 自动化 、 电力 电子 技术与应用 等方面 的研 究工作 ， E ma i l s d g mf 1 6 3 ． c o rn 。 小 ， 声发射峰值强度越高 ， 喷孔动力现象越 明显 ； 声 发射峰值强度较稳定期 内强度增加倍数越多 ， 喷孔 动力现象越严重 ； 声发射强度增长速率越快， 喷孔动 力 越 强 。 3 地 质 构 造 复 杂 ， 地 应力 集 中 ， 煤 层 较 软 ， 瓦 斯含量及瓦斯压力大 ， 喷孔前煤岩体破裂释放能量 等导致声发射强度变化超前于瓦斯体积分数升高。 参考文献 [1 ] [ 2] E 3] [ 4] [5 ] [6 ] 俞启香．矿井瓦斯防治E M] ．徐州 中国矿业大学出 版社 ， 1 9 9 2 ． 李建铭．煤 与瓦斯 突出 防治 技术手册 [ M] ．徐州 中 国矿业大学出版社 ， 2 0 0 6 2 0 4 2 1 0 ． 中华 人民共 和国煤 炭工业 部．防治 煤与 瓦斯突 出细 则l- M] ．北 京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 9 5 ． 于 不 凡． 国 内外 煤 和 瓦 斯 突 出 日常 预测 研 究 综 述 [ R ] ．重庆 煤炭科学研究总 院重庆分 院， 1 9 8 7 ． 李俊亮．声 发射 预测煤 与 瓦斯突 出危 险性技术 研究 [ D] ．西安 西安科技大学 ， 2 0 0 9 ． S AT0SHI F，W ATANAB E Y．Re l a t i o n b e t we e n b i t di a me t e r a n d AE a c t i v i t i e s d ur i n g bo r i ng i n c oa l s e a m s t u dy o n a c o us t i c a c t i v i t y d ue t o a dv a n c e b o r i n g i n c o a l s e a m[ J ] ．J o u r n a l o f t h e Mi n 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