顶板岩石失稳破坏电位临界慢化特征实验研究

张昕^1,2，李忠辉^1,3,2,4，钮月^1,2，魏洋^1,2，程富起^1,2，王佳丽⁵

1. 中国矿业大学安全工程学院2. 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室3. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室4. 新疆工程学院安全科学与工程学院5. 新郑煤电有限责任公司

摘 要：为研究顶板岩石失稳破坏过程中表面电位信号的临界慢化特征,对顶板岩样进行了受载破坏实验,测试并采集了岩样受载过程中的表面电位信号。运用临界慢化理论计算并分析了电位信号-时间序列的方差和自相关系数。结果表明,岩样受载破坏过程中的表面电位变化与载荷及应变具有良好的对应关系;岩样受载过程中的表面电位信号存在临界慢化现象,电位信号的方差和自相关系数在岩样主破裂前均出现了急剧增大并持续增加的趋势,可作为预示岩样破坏的前兆信号;不同的窗口长度、滞后步长对表征电位信号临界慢化现象的自相关系数、方差的稳定性及变化趋势有影响;方差相比于自相关系数,更能有效预示岩样趋于失稳破坏的临界点。

关键词：顶板岩石;失稳破坏临界点;表面电位;临界慢化特征;前兆信号;