中国安全科学学报

作者：朱双江, 鲁义, 李贺, 李敏, 郭鑫, 赵新

单位：1 湖南科技大学 资源环境与安全工程学院,湖南 湘潭 411201；2 地下空间防火防爆材料与装备湖南省工程研究中心,湖南 湘潭 411201；3 火灾爆炸防控与应急技术湖南省普通高等学校重点实验室,湖南 湘潭 411201

关键词：煤氧化自燃,弹性波,响应特征,孔裂隙,纵波速度,煤基质

基金：国家自然科学基金面上项目(52174180); 国家自然科学基金青年基金资助(52404205); 湖南省自然科学基金青年基金资助(2023JJ40294); 湖南教育厅优秀青年项目(22B0499)

为利用弹性波探测准确定位破碎煤柱内部的隐蔽自燃区域,试验煤的弹性波速度对温度的响应特征及内在机制。首先,利用程序升温炉预处理煤样,得到不同氧化程度煤样;然后,通过弹性波和低场核磁共振测试,分析不同氧化程度煤的弹性波及孔裂隙特征;最后,结合热重(TG)测试和型煤单一变量试验,揭示煤氧化自燃的弹性波响应特征及内在机制。结果表明:原煤纵、横波速度随温度升高逐渐下降,其中,纵波速度在热失重最大质量温度后的下降速率约为横波速度下降速率的2.4倍;纵波速度下降趋势呈明显的分段特征,第Ⅰ阶段从初始温度到TG最大质量温度,纵波速度下降速率约为1.27 (m·s-1)/℃,第Ⅱ阶段从TG最大质量温度到终止温度,纵波速度下降速率增大至4.51 (m·s-1)/℃;煤体孔隙度从30 ℃时的1.57%上升至360 ℃时的9.6%,特别是温度超过最大质量温度后,裂隙数量和开度显著增加,不仅导致弹性波的传播路径变长,还使弹性波传播速度下降;煤基质作为弹性波的传播介质,在最大质量温度前未明显分解,对应的型煤纵波速度稳定在900 m/s左右;煤基质在超过最大质量温度后开始迅速分解,对应的型煤纵波速度下降至360 ℃时的798 m/s,且煤基质由“高波速”介质逐渐转变为“低波速”介质。

来源：2025年第5期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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