考虑背景场作用的承载煤岩冲击电磁前兆信息定量识别研究

针对当前冲击地压电磁辐射预测中未能充分和有效识别前兆信息的现状，提出了考虑背景场作用的冲击地压电磁前兆信息识别的研究设想。通过项目研究，建立承载煤岩钻孔冲击实验系统，可用于冲击地压模拟实验研究；揭示实验室小尺度承载煤岩钻孔冲击电磁前兆和采掘区域大尺度承载煤岩冲击电磁前兆的时空特征及变化规律；研究背景场不同影响条件（包括区域构造位置、相关断裂性质、岩石力学特征、空间应力分布、震源机制等）对承载煤岩冲击电磁前兆时空特征的影响作用及与其之间的相关性；研究承载煤岩冲击电磁前兆的时间序列特征，度量各电磁前兆序列之间的相似性，实现电磁前兆信息的定量识别；最终建立承载煤岩冲击电磁前兆信息定量识别的判别准则，初步提出承载煤岩冲击电磁前兆信息定量识别及预警技术，与现有的电磁辐射监测预警技术及装备形成配套，进一步提高冲击地压灾害电磁辐射监测预警的准确性。

针对当前冲击地压电磁辐射预测中未能充分和有效识别前兆信息的现状，通过实验研究、现场试验和理论分析等相结合的方法，开展了煤岩冲击电磁前兆信息识别的研究。.1）建立了承载煤岩钻孔冲击实验系统，研究了不同因素（有无钻进、预成孔直径大小、原始裂纹、预制裂纹和尺度效应）对承载煤岩破坏形式及声电信号特征的影响。①有无钻进、预成孔直径大小、原始裂纹、预制裂纹会对试样的破坏形式有明显的影响；②电钻钻进过程中，其运行所产生的电磁干扰和钻进中所产生的声干扰，对实验过程中的试样受载破裂所产生的声电真实信号的测试具有明显的影响；③煤样原始裂纹和预制裂纹的大小对煤样受载破坏的声电信号特征具有明显的影响，有明显、大的裂纹煤样的电磁辐射能量值的变化要比没无明显裂纹煤样的相对较强；④试样的尺寸都会对低频电磁信号产生影响，在相同材料和相同的加载条件下，大尺寸试样产生的低频电磁辐射信号的强度要高于标准试样。.2）现场测试并分析了背景场条件（空间应力、地质构造等）对采掘区域承载煤岩冲击电磁前兆的影响规律。①采掘区域煤岩冲击电磁辐射对空间应力和地质构造等背景条件有明显的响应；②在受断层、褶曲、火成岩侵入等构造影响的区域，其电磁辐射强度和脉冲均增强，且构造强度越大，电磁辐射变化越大；③电磁辐射的变化反映了对回采工作面的空间应力，采面前壁应力稳定且变化小，两巷有明显的高低应力区，高应力区是煤岩冲击的重点区域。.3）利用时间序列分析方法，定量识别了煤岩冲击电磁时序特征及前兆信息；建立了基于正态分布的电磁辐射异常判别及分级预警准则，研究了冲击地压电磁异常前兆的时空演化规律。①全应力应变过程中煤岩冲击破坏峰前和峰后阶段的电磁辐射具有时序特征，可以用ARMA模型拟合；②无冲击危险的电磁序列是平稳白噪声时间序列,而有冲击危险的电磁序列是平稳非白噪声时间序列，可用合适的ARMA模型拟合，不同类型的冲击地压，其电磁前兆模型参数也不相同；③可根据对同一监测范围内不同测点的电磁时间序列相似性度量结果，进行危险性区域划分，确定冲击危险的重点区域；④电磁辐射强度异常判别及预警准则，能够定量识别冲击地压电磁辐射前兆信息和评价电磁辐射异常的危险程度。.研究成果为煤岩冲击危险自动监测、识别及预警技术的发展奠定了理论基础，对拓宽电磁辐射技术的应用领域、提高应用效果和监测预警的自动化程度等具有重要的理论意义和实用价值。