煤巖體采動(dòng)破壞電位響應(yīng)特征規(guī)律研究.pdf

1、煤巖動(dòng)力災(zāi)害的頻發(fā)嚴(yán)重制約了礦山的安全高效生產(chǎn)。近年來,地球物理方法在煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警研究方面逐年升溫,其中煤巖電位監(jiān)測方法在定位監(jiān)測及抗干擾能力方面有較高優(yōu)勢,在煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。目前,專門針對采動(dòng)煤巖體的電位效應(yīng)研究還未涉及。為此,本文以采動(dòng)煤巖體為研究對象,首先研究測試分析了復(fù)雜應(yīng)力條件(摩擦)下煤巖樣的表面電位變化特征;然后建立了煤巖層相似材料模型,實(shí)驗(yàn)研究分析了開采條件下煤巖層變形破壞的電位

2、響應(yīng)規(guī)律,揭示了電位演化與巖層破壞活動(dòng)的相關(guān)性及前兆特征;最后研制了礦用煤巖電位測試裝備及系統(tǒng),進(jìn)行了性能測定,并在煤礦現(xiàn)場測試分析了采動(dòng)條件下煤巖體的電位變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　(1)煤巖摩擦過程中會引起表面電位變化,電位信號與摩擦應(yīng)力具有很好的對應(yīng)性。巖石摩擦電位信號有劇烈的正負(fù)值波動(dòng)現(xiàn)象,而煤樣摩擦表面電位信號突變較弱且未出現(xiàn)劇烈的正負(fù)值波動(dòng)。巖石摩擦面兩側(cè)的表面電位極性相反、同側(cè)相同,而煤樣摩擦面之間不具有這種電位極

3、性對稱特征。
　　(2)由相似材料模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,開挖和上覆巖層移動(dòng)破壞均會產(chǎn)生電位信號,電位信號的變化可以反映煤巖層斷裂破壞的過程。停挖間歇期內(nèi),上覆巖層往復(fù)出現(xiàn)“失穩(wěn)-穩(wěn)定-再失穩(wěn)”的動(dòng)態(tài)變化,電位信號則相應(yīng)呈現(xiàn)“活躍-平靜-活躍”的交替式變化,且電位變化隨著采空區(qū)范圍的擴(kuò)大而逐漸增強(qiáng)。頂板垮落前電位信號的持續(xù)增高或持續(xù)增高后減弱的響應(yīng)模式可以作為頂板失穩(wěn)垮落的前兆和判斷頂板失穩(wěn)垮落的依據(jù)。
　　(3)現(xiàn)場煤體受采動(dòng)影