煤岩变形破裂的电磁辐射
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煤样变形破坏的EME分布
20 40 60 80 100 120 140 160 时间/s
图7-2 7煤的试验结果
图7-3 9煤的试验结果
7.1.2 泥岩和砂岩样试验
图7-4为泥岩的典型应力—时间、电磁辐射幅 值—时间和声发射—时间曲线图。图7-5为砂岩的典 型应力—时间、电磁辐射幅值—时间和声发射—时间 曲线图。
任何岩石中都有自由的(电子)和束缚的(离子)电荷， 煤体也不例外。当煤体发生不均匀应变时，压缩区域
的自由电荷浓度升高，而低应力区或拉伸区域的自 由电荷浓度降低，这必然使自由电荷由高浓度区向 低浓度区扩散、运移。低速扩散过程中产生低频电 磁辐射，并在试件表面积累表面电荷。
高应变区主要位于强度不同的颗粒界面处强度
煤样变形破坏的P-t曲线 40
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E /mV
脉冲数/次
煤岩冲击破坏的EME分布 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律进行了较为深 入的定性和定量研究，取得了很多成果。
7.1 煤岩破坏的电磁辐射现象
研究表明,电磁辐射是煤体等非均质材料在受载情 况下发生变形及破裂的结果, 是由煤体各部分的非均 匀变速变形引起的电荷迁移和裂纹扩展过程中形成的 带电粒子产生变速运动而形成的。
图7-1是某矿原煤的实验结果，共记录到67个事 件。图中只给出部分事件的记录结果，图中横坐标 为时间t/s，纵坐标为振幅，纵坐标边上的1，2…16 为仪器的通道号nch。采样速率为2 MHz。
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煤岩冲击破坏的EME分布
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图7-4 泥岩岩样的试验结果
图7-5 砂岩岩样的试验结果
7.1.3 混凝土试样试验
图7-6为混凝土试样的典型应力—时间、电磁辐 射幅值—时间曲线和声发射—时间关系图。
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图7-1 某矿原煤电磁辐射实验记录结果
7.1.1 煤样试验
图7-2为7#煤的典型应力—时间、电磁辐射（EME） 脉冲数—时间、电磁辐射幅值—时间曲线图。图7-3 为9#煤的典型应力—时间、电磁辐射（EME）脉冲 数—时间、电磁辐射幅值—时间曲线图。
载荷/KN 载荷/KN
达130mmV。 ③煤岩体电磁辐射的脉冲数随着载荷的增大及变
形破裂过程的增强而增大。载荷越大，加载速率越大， 煤体的变形破裂越强烈，电磁辐射信号也越强。
④受载煤体电磁辐射具有Kaiser效应。 煤岩体的组成及结构相当复杂，包括许多矿物杂
质，是典型的非均质材料。我们完全可以把煤岩体看 作是由一些颗粒包裹体(简称单元)粘结在一起而组成 的，不仅是颗粒包裹体与界面处胶结物的强度及变形 特性不同，而且颗粒包裹体之间在强度及变形方面也 有显著的差异，因此煤岩体中的应力及应变分布相当 不均匀。
E/mV
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σ/MPa
图7-7 煤岩电磁辐射与载荷间关系
7.2 试验结果
从上述试验曲线分析，可得出如下结果： ①不同类型的煤岩体在载荷作用下变形及破裂过
课程讲义
采矿地球物理学概论
七、煤岩变形破裂的电磁辐射
窦林名 博士后
7 煤岩变形破裂的电磁辐射
电磁辐射技术是一种地球物理方法。岩石电磁 辐射是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的 过程或现象。
岩石破裂电磁辐射的观测和研究是从地震工作 者发现震前电磁异常后开始的．前苏联和我国是在 这方面开展研究较早的国家，还有日本和美国等国 家也开展了这方面的研究工作．在近25~30年内岩石 破裂电磁辐射效应的研究，无论是在理论研究方面， 还是在应用研究方面，都取得了飞速发展，特别是 在地震方面用于预报地震。但是研究多限于大理岩、 花岗岩和石英岩等坚硬岩石，而且大多数研究仅限 于定性研究。从九十年代开始，中国矿业大学对
程中都有声发射和电磁辐射信号产生。在煤体的受载 变形破裂过程中，电磁辐射基本上随着载荷的增大而 增强，随着加载及变形速率的增加而增强。声发射的 变化规律也基本上随着载荷的增大而增强，随着加载 及变形速率的增加而增强。
②从煤的变形破坏试验结果来看，煤试样在发生 冲击性破坏以前，电磁辐射强度一般在某个值以下， 而在冲击破坏时，电磁辐射强度突然增加。从试验的 煤样看，在发生冲击性破坏以前，电磁辐射强度一般 在60mmV左右，而在冲击破坏时，电磁辐射强度最大
σ/MPa E/mV
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图7-6 混凝土试样的试验结果
7.1.4 受载煤体的Kaiser效应
受载煤体电磁辐射具有Kaiser效应，见图7-7所示。
σ/MPa
σ/MPa
30 25 20 15 10 5 0
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图7-2 7煤的试验结果
图7-3 9煤的试验结果
7.1.2 泥岩和砂岩样试验
图7-4为泥岩的典型应力—时间、电磁辐射幅 值—时间和声发射—时间曲线图。图7-5为砂岩的典 型应力—时间、电磁辐射幅值—时间和声发射—时间 曲线图。
任何岩石中都有自由的(电子)和束缚的(离子)电荷， 煤体也不例外。当煤体发生不均匀应变时，压缩区域
的自由电荷浓度升高，而低应力区或拉伸区域的自 由电荷浓度降低，这必然使自由电荷由高浓度区向 低浓度区扩散、运移。低速扩散过程中产生低频电 磁辐射，并在试件表面积累表面电荷。
高应变区主要位于强度不同的颗粒界面处强度
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载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律进行了较为深 入的定性和定量研究，取得了很多成果。
7.1 煤岩破坏的电磁辐射现象
研究表明,电磁辐射是煤体等非均质材料在受载情 况下发生变形及破裂的结果, 是由煤体各部分的非均 匀变速变形引起的电荷迁移和裂纹扩展过程中形成的 带电粒子产生变速运动而形成的。
图7-1是某矿原煤的实验结果，共记录到67个事 件。图中只给出部分事件的记录结果，图中横坐标 为时间t/s，纵坐标为振幅，纵坐标边上的1，2…16 为仪器的通道号nch。采样速率为2 MHz。
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图7-4 泥岩岩样的试验结果
图7-5 砂岩岩样的试验结果
7.1.3 混凝土试样试验
图7-6为混凝土试样的典型应力—时间、电磁辐 射幅值—时间曲线和声发射—时间关系图。
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图7-1 某矿原煤电磁辐射实验记录结果
7.1.1 煤样试验
图7-2为7#煤的典型应力—时间、电磁辐射（EME） 脉冲数—时间、电磁辐射幅值—时间曲线图。图7-3 为9#煤的典型应力—时间、电磁辐射（EME）脉冲 数—时间、电磁辐射幅值—时间曲线图。
载荷/KN 载荷/KN
达130mmV。 ③煤岩体电磁辐射的脉冲数随着载荷的增大及变
形破裂过程的增强而增大。载荷越大，加载速率越大， 煤体的变形破裂越强烈，电磁辐射信号也越强。
④受载煤体电磁辐射具有Kaiser效应。 煤岩体的组成及结构相当复杂，包括许多矿物杂
质，是典型的非均质材料。我们完全可以把煤岩体看 作是由一些颗粒包裹体(简称单元)粘结在一起而组成 的，不仅是颗粒包裹体与界面处胶结物的强度及变形 特性不同，而且颗粒包裹体之间在强度及变形方面也 有显著的差异，因此煤岩体中的应力及应变分布相当 不均匀。
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7.2 试验结果
从上述试验曲线分析，可得出如下结果： ①不同类型的煤岩体在载荷作用下变形及破裂过
课程讲义
采矿地球物理学概论
七、煤岩变形破裂的电磁辐射
窦林名 博士后
7 煤岩变形破裂的电磁辐射
电磁辐射技术是一种地球物理方法。岩石电磁 辐射是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的 过程或现象。
岩石破裂电磁辐射的观测和研究是从地震工作 者发现震前电磁异常后开始的．前苏联和我国是在 这方面开展研究较早的国家，还有日本和美国等国 家也开展了这方面的研究工作．在近25~30年内岩石 破裂电磁辐射效应的研究，无论是在理论研究方面， 还是在应用研究方面，都取得了飞速发展，特别是 在地震方面用于预报地震。但是研究多限于大理岩、 花岗岩和石英岩等坚硬岩石，而且大多数研究仅限 于定性研究。从九十年代开始，中国矿业大学对
程中都有声发射和电磁辐射信号产生。在煤体的受载 变形破裂过程中，电磁辐射基本上随着载荷的增大而 增强，随着加载及变形速率的增加而增强。声发射的 变化规律也基本上随着载荷的增大而增强，随着加载 及变形速率的增加而增强。
②从煤的变形破坏试验结果来看，煤试样在发生 冲击性破坏以前，电磁辐射强度一般在某个值以下， 而在冲击破坏时，电磁辐射强度突然增加。从试验的 煤样看，在发生冲击性破坏以前，电磁辐射强度一般 在60mmV左右，而在冲击破坏时，电磁辐射强度最大
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图7-6 混凝土试样的试验结果
7.1.4 受载煤体的Kaiser效应
受载煤体电磁辐射具有Kaiser效应，见图7-7所示。
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