2. 1 三河尖矿原煤的声发射特征

     图1 为三河尖原煤声发射实验结果。三河尖原煤强度较大，载荷加至42kN 时试样发生纵向劈裂破坏。在加载过程中，声发射信号的脉冲与能量值均表现为上升趋势，与载荷曲线呈正相关性。在试样受载的压密阶段和线弹性阶段的前半部分试样基本无明显破坏，产生的声发射信号非常稀少。随着加载进行到380s 时试样出现一个较为明显的局部小破裂，声发射信号也相应出现一个峰值; 至460s，即对应载荷极限强度的79% 时，试样破裂开始加剧，声发射信号显著增加; 达到528s 时，载荷达到最大，试样完全失稳破坏，声发射信号才会密集出现，产生明显的“群震”特征。试样破坏后，声发射信号迅速减少。可以看出，在加载过程后期( 380s 至破坏时) ，声发射信号表现出一段“强势”区域。

2. 2 富力矿原煤的声发射特征

    图2 为富力原煤声发射实验结果。观察试样，富力原煤节理发育，表面裂纹较多，其强度弱于三河尖煤样，极限载荷为22kN。富力原煤的声发射信号整体上也随载荷的增大而增大。试样受载过程中，一个破裂即产生一个声发射事件，一个声发射事件可能有一个或多个脉冲，因此声发射脉冲数的变化规律可以反映出试样的变形破坏过程。
    由图2( c) 可以看出，声发射脉冲数在前期比较丰富，并呈现多个小峰值，这主要是由于试样结构缺陷较多，在加载过程中试样内部每次局部破坏或多条裂纹的贯通都会产生一个脉冲峰值。加载后期，声发射信号脉冲大量增加，试样进入加速破裂阶段，最终失稳破坏。在175s，即达到极限载荷的80%时，试样进入快速失稳破裂阶段，声发射能量和脉冲信号出现一段峰值集中区域。整体来看，富力原煤受载的声发射信号变化趋势与载荷对应性较好，能够反映出试样内部裂纹的新生、扩展、贯通、快速破裂的力学变化过程。
    通过图1 和图2 的声发射实验结果可以看出，随着加载压力的增加煤样产生的声发射信号逐渐增加，在煤样受压弹性阶段后期和弹塑性阶段，声发射计数和声发射能量快速增长，出现群震型特征，裂纹逐步扩展、贯通并导致煤样的最终破坏; 在煤样失稳破坏前声发射信号表现出很明显的突增前兆。两组煤样的声发射能量和计数在加载应力峰值前相当长的一段时间内保持较低释放率，虽然图2( c) 在峰值前已经出现一些较为密集的声发射计数，这主要是由于富力矿煤样的均质性较三河尖矿煤样低，原生缺陷较为发育，在低载荷下即发生局部破裂和裂纹扩展，因此加载前期产生了一些声发射信号，但其整体变化趋势仍符合冲击煤的典型特征，在煤样破坏前有一个快速释放过程，峰后应力及声发射信号均突然消失。

3 煤样声发射变异系数

    变异系数是衡量数据中各观测值变异程度的一个统计量，用于反映时间序列的离散程度。该指标可以用来反映煤岩变形破坏过程中声发射信号的波动剧烈程度，三河尖和富力煤样在失稳破坏前声发射能量和声发射计数的变异系数均出现突增，如图3、图4 所示。表明此时煤岩发生剧烈破碎，声发射信号大量出现，并且煤样的声发射变异系数陡然增大，增加至应力峰前阶段的数倍。在声发射变异系数陡增段，三河尖原煤声发射能量变异系数斜率为0. 7124，声发射计数变异系数斜率为0. 3551; 富力矿原煤声发射能量变异系数斜率为2. 3167，声发射计数变异系数斜率为2. 2056。由分析可以看出，冲击煤由于具有明显的脆性特征，破裂过程声发射信号较为丰富，主破裂前声发射变异系数突然增大，具体见表1。随着研究的进一步深入，该指标有望为煤岩的失稳破坏以及煤岩动力灾害的监测预报提供一种新的方法。