煤與瓦斯突出區(qū)域危險(xiǎn)性的直流電法響應(yīng)及應(yīng)用研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是一種嚴(yán)重的礦井動(dòng)力災(zāi)害,具有明顯的區(qū)域分布特征。如何進(jìn)行準(zhǔn)確有效的突出區(qū)域探測和劃分,是區(qū)域防突工作的重點(diǎn)和難點(diǎn),仍需進(jìn)一步提升技術(shù)和裝備水平?；诖?本文提出將地球物理勘探方法之一—主動(dòng)式直流電法技術(shù)引入煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性區(qū)域探測中,揭示煤層突出危險(xiǎn)要素對(duì)煤體電性特征的影響規(guī)律與作用機(jī)制,研究煤與瓦斯突出演化過程直流電法響應(yīng)規(guī)律,提出直流電法探測煤與瓦斯區(qū)域突出危險(xiǎn)性的技術(shù)思路及判識(shí)方法,并進(jìn)行現(xiàn)場初步應(yīng)用。
　　

2、(1)實(shí)時(shí)測試并分析了不同煤體在單軸壓縮、循環(huán)加載和分級(jí)加載過程中電阻率變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)對(duì)于同一導(dǎo)電特性的煤體而言,電阻率隨加載壓力的變化趨勢是一致的;對(duì)于不同導(dǎo)電特性的煤體,發(fā)生破壞之前電阻率呈現(xiàn)各自不同的變化規(guī)律,破壞后電阻率最終都呈上升趨勢。深入研究了煤體單軸壓縮全應(yīng)力-應(yīng)變過程不同階段電阻率變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)以體積應(yīng)變?yōu)闃?biāo)志的擴(kuò)容現(xiàn)象對(duì)電阻率具有重要影響,主要體現(xiàn)在擴(kuò)容點(diǎn)處電阻率會(huì)出現(xiàn)突變現(xiàn)象。
　　(2)基于煤體瓦斯的吸附/解

3、吸特性,實(shí)時(shí)測試并分析了瓦斯吸附/解吸過程煤體電阻率變化規(guī)律,并針對(duì)不同煤樣、不同氣體壓力及不同氣體種類,分別研究了煤體電阻率的響應(yīng)特征,結(jié)果表明:不同煤樣實(shí)驗(yàn)過程中電阻率變化特征也有所不同,因煤體的導(dǎo)電特性的差異,電阻率在氣體吸附過程呈上升和下降兩種趨勢;煤體電阻率在氣體吸附階段與解吸階段呈相反的變化趨勢;氣體壓力越大,吸附能力越強(qiáng),煤體電阻率變化幅度就越大。
　　(3)從微觀角度研究了煤的導(dǎo)電機(jī)理和導(dǎo)電特性,提出了煤的弱束縛離

4、子導(dǎo)電機(jī)理,揭示了煤體導(dǎo)電特性和孔隙裂隙結(jié)構(gòu)的演化是決定其受載過程電阻率變化特征的主要因素;研究了瓦斯對(duì)煤體電阻率作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)含瓦斯煤的力學(xué)特性對(duì)煤體電阻率具有重要影響,應(yīng)力和瓦斯對(duì)煤體電阻率的作用機(jī)制從本質(zhì)上講都是煤體導(dǎo)電通道受到外力作用而改變了力學(xué)特性,從而影響了電阻率的變化。
　　(4)建立了煤與瓦斯突出模擬及并行電法測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),測試研究了煤與瓦斯突出演化過程直流電法的響應(yīng)規(guī)律,結(jié)果表明:并行電法對(duì)應(yīng)力、瓦斯的作用以及突

5、出發(fā)生前后的差異性都有較好的響應(yīng),說明并行電法測試結(jié)果能夠反映煤與瓦斯突出時(shí)-空演化過程。提取了視電阻率值、自然電位和一次場電流作為并行電法特征參數(shù),分析發(fā)現(xiàn)特征參數(shù)在煤與瓦斯突出演化過程中也有各自的變化規(guī)律。對(duì)比分析了硬煤和構(gòu)造軟煤視電阻率特征,發(fā)現(xiàn)構(gòu)造軟煤視電阻率較低,并具有強(qiáng)非均質(zhì)性的特點(diǎn)。
　　(5)提出了直流電法探測煤與瓦斯區(qū)域突出危險(xiǎn)性的技術(shù)思路及判識(shí)方法,結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析,分別進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)并行電法探測回采工作面和掘進(jìn)工