D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.06.006 第25卷第6期 北京科技大学学报 Vol.25 No.6 2003年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2003 瓦斯流动对电磁辐射频谱的影响 聂百胜”何学秋)孙继平》王恩元) 刘贞堂) 1)中因矿业大学资源与安全工程学院，北京100083 2)中国矿业大学能源科学与工程学院，徐州2210083)中国业大学机电与信息工程学院，北京100083 摘要制造了大直径密封缸体，建立了瓦斯气体流动及电磁辐射测试的实验系统，用傅里 叶变换对不同压力梯度和不同种类瓦斯气体在煤体中流动时电磁辐射的频谱进行了分析， 结果表明，瓦斯气体流动产生的电磁辐射频带一般在较低频带，瓦斯流动时电磁辐射的主频 带基本随压力梯度的升高而增大，压力梯度越大，瓦斯流动速度越高，对煤体的破坏作用越 强，动电效应也越明显，裂隙振荡的频率也越高，从而产生的电磁辐射也越强，频率也越高. 关键词瓦斯流动：煤体：电磁辐射；频谱分析 分类号TD713 电磁辐射预测技术是一种能够有效预测预 1实验系统 报煤岩动力灾害的很有前途的非接触方法.目 前研究者对单轴受载煤岩电磁辐射信号进行了 受载含瓦斯煤岩电磁辐射实验系统（框图见 大量的研究s6,得到的电磁辐射频谱从甚低频 图1)，由加载系统、A一ER声电动态监测及数据 到光频都存在.但是对于瓦斯气体对电磁辐射频 采集系统、电磁辐射和声发射高速采集系统、瓦 谱的影响探讨尚未见报道，本文将对瓦斯气体在 斯吸附及流动系统、载荷一位移记录系统及电磁 煤体中流动时电磁辐射的频谱规律进行研究， 屏蔽系统组成.前置放大器为低噪声高增益前置 3 减压阀 瓶 电阻应变仪 前置放大器 电动态采集系统 前置放大器 9 A/D 前置放大器 前置放大器 10 前置放大器 前置放大器 三通阀 真空泵 4 7 8 外界大气 1一载荷传感器：2一压力表：3-阀」：4—位移传感器：5一声发射传感器： 6一绝缘纸；7一煤体：8一压力缸：9一磁棒天线：10-屏蔽网 图1电磁辐射实验系统示意图 Fig.1 Experimental system of EMR 收稿日期2003-0303 聂百胜男，30岁，博士后 放大器，放大倍数为40dB,高速采集系统采样频 *国家自然科学基金重点资助项目No.50134040):国家自然 率最高可达20MHz.屏蔽系统采用网格尺寸小 科学基金资助项目QNo.59874028.N0.50204010国家杰出青年 于0.5mm的双层铜网，铜网直接接地.实验时， 基金资助项目No.59925411国家十五攻关项目No.2001B A803B0408中国博士后科学基金资助项目No.2002032120: 将电磁辐射信号接收天线、声发射探头放入密封 江苏省自然科学基金资助项目CNo.BK2001075) 压力缸内，密封压力缸、位移计、载荷传感器和压第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 瓦斯流动对 电磁辐射频谱 的影响 聂 百 胜 ” 何 学秋 ， 孙 继 平 ” 王 恩 元 ” 刘 贞堂 ” 中 国矿业大学 资源与安全 工 程 学 院 ， 北京 中 国矿 业 大 学 能源 科学 与 工 程 学 院 ， 徐州 中 国矿业大学机 电与信 息工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 制 造 了 大 直 径 密 封 缸 体 ， 建立 了 瓦 斯 气 体 流 动 及 电磁 辐 射测 试 的 实 验 系 统 ， 用 傅 里 叶 变换 对 不 同压 力梯 度 和 不 同种类 瓦 斯 气 体在 煤体 中流动 时 电磁 辐 射 的频 谱进 行 了分 析 结 果 表 明 ， 瓦 斯 气 体 流 动 产 生 的 电磁 辐 射频 带 一 般 在 较 低 频 带 ， 瓦 斯 流 动 时 电磁 辐射 的主 频 带基 本 随压 力 梯度 的升 高而 增 大 压 力梯 度越大 ， 瓦 斯 流 动 速度 越 高 ， 对 煤 体 的破 坏 作用 越 强 ， 动 电效应 也 越 明显 ， 裂 隙振 荡 的频 率也 越 高 ， 从 而 产 生 的 电磁辐射 也 越 强几频 率也 越 高 关键词 瓦 斯 流 动 煤 体 电磁 辐 射 频 谱 分 析 分 类号 电磁 辐 射 预 测 技 术 是 一 种 能 够 有 效 预 测 预 报 煤 岩 动 力 灾 害 的很 有 前途 的非 接触 方 法 ’一 目 前 研 究 者 对 单 轴 受 载 煤岩 电磁 辐 射 信 号 进 行 了 大 量 的研 究 ‘一钊 ， 得 到 的 电磁 辐 射 频 谱 从 甚 低 频 到光 频 都存 在 但 是对 于 瓦 斯 气 体对 电磁辐 射 频 谱 的影 响探 讨 尚未见 报道 ， 本文 将对 瓦斯 气 体在 煤 体 中流 动 时 电磁 辐 射 的频 谱 规 律 进 行 研 究 实验 系统 受 载 含 瓦 斯 煤 岩 电磁 辐 射 实验 系 统 框 图见 图 ， 由加 载 系 统 、 一 声 电动 态 监 测 及 数 据 采 集 系 统 、 电磁 辐 射 和 声 发 射 高速 采 集 系 统 、 瓦 斯 吸 附及 流 动 系 统 、 载 荷 一 位 移 记 录 系 统及 电磁 屏 蔽 系 统 组 成 前 置 放 大 器 为低 噪声 高增 益 前 置 声 电 动 一〔 态 采集 步 增 户 计 葡 ’ 益 · 转 · 算 系 「 一沪声 换 机 统 「 一载 荷 传 感 器 一压 力 表 一 阀 门 一位 移 传 感 器 一声 发 射 传 感器 一 一 绝 缘 纸 一煤 体 一压 力 缸 一 磁 棒 天 线 一屏 蔽 网 图 电磁 辐 射 实验 系统 示 意 图 · 收稿 日期 刁 刁 聂百 胜 男 ， 岁 ， 博 士 后 国家 自然科 学 基金 重 点 资助 项 目 国家 自然 科 学基 金 资助 项 目 ， 国家杰 出青年 基金 资助 项 目 困 国家十 五 攻 关 项 目 中 国博 士 后 科学基 金 资助 项 目 江 苏省 自然 科学 基金 资助 项 目困认 加 放 大 器 ， 放 大 倍 数 为 ， 高速 采 集 系 统 采 样 频 率 最 高 可 达 屏 蔽系 统 采 用 网格 尺 寸 小 于 的双 层 铜 网 ， 铜 网 直 接 接 地 实验 时 ， 将 电磁 辐射 信 号 接 收天线 、 声 发射 探 头放 入 密 封 压 力缸 内 ， 密 封 压 力 缸 、 位 移 计 、 载 荷 传 感 器和 压 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．06．006