[发明专利]一种氢键破裂预测煤岩冲击地压装置及其预测方法

说明书

本发明公开了一种氢键破裂预测煤岩冲击地压装置及其预测方法，包括伸入到煤岩钻孔内的结构体和预测分析模块，该结构体内设有：电压信号采集模块，用于采集不同深度下煤岩钻孔内壁的瞬态电压值；温度采集模块，用于采集不同深度下煤岩钻孔内部的温度变化；信号发射模块，用于将采集到的信息发送到预测分析模块；预测分析模块与信号发射模块连接，将接收到的信号与煤岩破裂实验采集的数据进行比对分析。本发明通过采集不同深度下煤岩钻孔破裂时内壁产生的瞬态电压值，与不同深度下煤岩钻孔内壁的温度变化，将采集的数据实时传递给计算机，计算机把采集到的数据与实验室模拟破裂实验数据进行比对分析，从而对煤岩冲击地压危险等级及强度进行预测。

技术领域

本发明属于煤岩冲击预测装置的技术领域，尤其涉及一种氢键破裂预测煤岩冲击地压装置及其预测方法。

背景技术

我国煤矿是世界上冲击地压最严重的国家之一，随着煤矿开采工作逐渐向深部发展，冲击地压发生频次越来越多，对煤矿生产造成严重威胁。目前，利用电磁辐射法预测冲击地压成为新趋势，煤岩体在受载变形破裂过程中，其内部微结构的破裂行为会破坏裂纹前缘原子间化学键以及分子间氢键，这些化学键都是由于电的相互作用结合在一起，受到破坏的键就会导致电荷分离从而产生电磁辐射，监测煤岩破裂过程中产生的电磁信号，根据电磁信号进一步判断煤岩破碎程度，但是电磁信号受材料、破裂速度以及环境状态存在较大差异，煤岩破裂过程产生的电磁信号微弱，外部干扰产生噪声会与原有电磁信号叠加，要处理噪声获得准确电磁信号存在困难，同时氢键破裂将从外界吸收一部分能量，而煤岩变形破裂过程中氢键的变化规律尚未发现。

因此，有必要设计一种氢键破裂预测煤岩冲击地压装置及其预测方法，以解决上述问题。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种氢键破裂预测煤岩冲击地压装置及其预测方法，通过采集不同深度下煤岩钻孔破裂时内壁产生的瞬态电压值，与不同深度下煤岩钻孔内壁的温度变化，将采集的数据实时传递给计算机，计算机把采集到的数据与实验室模拟破裂实验数据进行比对分析，从而对煤岩冲击地压危险等级及强度进行预测。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种氢键破裂预测煤岩冲击地压装置，包括伸入到煤岩钻孔内的结构体和预测分析模块，该结构体内设有：电压信号采集模块，用于采集不同深度下煤岩钻孔内壁的瞬态电压值；温度采集模块，用于采集不同深度下煤岩钻孔内部的温度变化；信号发射模块，与所述电压信号采集模块和温度采集模块连接，用于将采集到的信息实时发送到预测分析模块；所述预测分析模块与所述信号发射模块连接，用于将接收到的信号与煤岩破裂实验采集的数据进行比对分析，得到煤岩钻孔内不同深度下煤岩破裂程度与应力集中区域，通过煤岩破裂程度及煤岩破裂位置对煤岩冲击地压危险等级及强度进行有效预测。

由上，从钻孔内采集煤岩样品，在实验室进行煤岩破裂实验，记录不同应力下煤岩破裂程度及破裂瞬间产生的微弱电压值与温度变化状况，预测装置实时采集钻孔内不同位置电压状况与温度变化，并将采集数据实时传递给计算机，计算机通过数据分析钻孔内不同位置电压与温度状况，结合实验室不同位置样品的破裂实验，判断钻孔内不同位置煤岩破裂状况与应力分布，从而预测煤岩冲击地压危险程度。

可选的，所述结构体为多个，并且各结构体相互之间通过螺纹连接；每个结构体包括前端盖、后端盖、以及位于所述前端盖和后端盖之间的多个结构体中段；所述后端盖与结构体中段上都带有所述电压信号采集模块和温度采集模块；所述结构体中段内设置有隔热密闭壳体，所述隔热密闭壳体内设有信号发射模块和用于给各个模块供电的电源模块。

进一步的，所述电压信号采集模块为电压传感器，放置在所述后端盖与结构体中段上的电压传感器放置槽中，用于采集煤岩破裂产生的微弱电压；

所述温度采集模块为温度传感器，放置在所述后端盖与结构体中段上的温度传感器放置槽中，并呈环形均匀分布，用于采集煤岩钻孔内壁的温度。