射流冲击特性与声发射信号的试验研究*

朱犇犇，赵 韡，祝锡晶，曹丽亭

(中北大学机械工程学院，太原 030051)

0 引言

目前我国煤矿开采存在煤层气的抽采率不高等问题。而物理场激励、水力割缝、爆破震动等[1-5]是提高煤层气抽采率的基本方法，其中水力割缝应用的是岩石动态损伤理论，利用高压水射流的钻孔技术能够有效提高煤层的透气性，从而提高煤层气的开采效率。当射流冲击岩石发生变形时，岩石内部原先存在或新产生的微裂纹突然发生破坏，从而向四周辐射弹性波。利用声发射传感技术能够间接反应材料内部的结构变化，其应用对射流发展和研究具有非常重要的意义[6]。

Mohan R S等[7]在水力磨削加工过程中。使用声发射(AE)传感技术监测了不同加工机制消耗的能量，建立了能量耗散模型，用功率谱密度函数(PSD)区分各个阶段的能量耗散水平。Momber A W等[8]利用傅里叶变换分离了水力磨蚀的3个断裂范围参数，讨论了5种不同混凝土混合物在水力磨蚀过程中的声发射信号。Tian S C等[9]将声发射传感技术和水听器结合起来，对4种类型沉积岩的声发射特征、性能和能量耗散进行了在线监测，结果得到了流体脉动和岩石破坏的主要频率，并利用信号能量对岩石的相关特性进行了研究。Vincent P等[10]用磨料水射流切割不锈钢产生的声发射信号进行了频谱分析，根据不同工况条件下的振幅大小，用来计算材料去除的效率。龚中良等将声发射技术和信号处理应用于检测领域，分析了信号频谱和功率谱特征差异，为后续射流的研究提供了参考[11-12]。……