【摘要】：煤與瓦斯突出是一種嚴重的礦井動力災害，具有明顯的區(qū)域分布特征。如何進行準確有效的突出區(qū)域探測和劃分，是區(qū)域防突工作的重點和難點，仍需進一步提升技術和裝備水平�；诖耍疚奶岢鰧⒌厍蛭锢砜碧椒椒ㄖ弧鲃邮街绷麟姺夹g引入煤與瓦斯突出危險性區(qū)域探測中，揭示煤層突出危險要素對煤體電性特征的影響規(guī)律與作用機制，研究煤與瓦斯突出演化過程直流電法響應規(guī)律，提出直流電法探測煤與瓦斯區(qū)域突出危險性的技術思路及判識方法，并進行現(xiàn)場初步應用。 （1）實時測試并分析了不同煤體在單軸壓縮、循環(huán)加載和分級加載過程中電阻率變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)對于同一導電特性的煤體而言，電阻率隨加載壓力的變化趨勢是一致的；對于不同導電特性的煤體，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力-應變過程不同階段電阻率變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)以體積應變?yōu)闃酥镜臄U容現(xiàn)象對電阻率具有重要影響，主要體現(xiàn)在擴容點處電阻率會出現(xiàn)突變現(xiàn)象。 （2）基于煤體瓦斯的吸附/解吸特性，實時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特征，結果表明：不同煤樣實驗過程中電阻率變化特征也有所不同，因煤體的導電特性的差異，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，煤體電阻率變化幅度就越大。 （3）從微觀角度研究了煤的導電機理和導電特性，提出了煤的弱束縛離子導電機理，揭示了煤體導電特性和孔隙裂隙結構的演化是決定其受載過程電阻率變化特征的主要因素；研究了瓦斯對煤體電阻率作用機制，發(fā)現(xiàn)含瓦斯煤的力學特性對煤體電阻率具有重要影響，應力和瓦斯對煤體電阻率的作用機制從本質上講都是煤體導電通道受到外力作用而改變了力學特性，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驗系統(tǒng)，測試研究了煤與瓦斯突出演化過程直流電法的響應規(guī)律，結果表明：并行電法對應力、瓦斯的作用以及突出發(fā)生前后的差異性都有較好的響應，說明并行電法測試結果能夠反映煤與瓦斯突出時-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。對比分析了硬煤和構造軟煤視電阻率特征，發(fā)現(xiàn)構造軟煤視電阻率較低，并具有強非均質性的特點。 （5）提出了直流電法探測煤與瓦斯區(qū)域突出危險性的技術思路及判識方法，結合瓦斯地質分析，分別進行了網(wǎng)絡并行電法探測回采工作面和掘進工作面區(qū)域突出危險性的現(xiàn)場試驗，掘進和回采情況也較好的驗證了探測結果的可靠性。 研究成果為煤與瓦斯區(qū)域突出危險性探測提供了新的技術手段，，對于促進煤田地球物理勘探技術的應用和發(fā)展具有重要意義，對于其他煤巖動力災害的區(qū)域性探測和評價也具有重要的參考作用。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TD713

【參考文獻】

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1 郭德勇,韓德馨,王新義;煤與瓦斯突出的構造物理環(huán)境及其應用[J];北京科技大學學報;2002年06期

2 胡雄武;張平松;吳榮新;郭立全;肖玉林;;礦井多極供電電阻率法超前探測技術研究[J];地球物理學進展;2010年05期

3 吳小平,施行覺,郭自強;花崗巖壓縮帶電的實驗研究[J];地球物理學報;1990年02期

4 王恩元,何學秋,竇林名,周世寧,聶百勝,劉貞堂;煤礦采掘過程中煤巖體電磁輻射特征及應用[J];地球物理學報;2005年01期

5 彭蘇萍,高云峰,楊瑞召,陳華靖,陳信平;AVO探測煤層瓦斯富集的理論探討和初步實踐——以淮南煤田為例[J];地球物理學報;2005年06期

6 王恩元;李忠輝;劉貞堂;李艷娜;宋曉艷;;受載煤體表面電位效應的實驗研究[J];地球物理學報;2009年05期

7 孫立廣,施行覺,倪守斌;超聲波探測在構造地質研究中的初步應用[J];地質與勘探;1992年02期

8 萬瓊芝;煤的電阻率和相對介電常數(shù)[J];煤礦安全技術;1982年01期

9 樊栓保;國內外煤與瓦斯突出預測的新方法[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2000年05期

10 徐龍君,劉成倫,鮮學福;頻率對突出區(qū)煤導電性的影響[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2000年06期

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1 段東;煤與瓦斯突出影響因素及微震前兆分析[D];東北大學　;2009年

2 歐建春;煤與瓦斯突出演化過程模擬實驗研究[D];中國礦業(yè)大學;2012年

本文編號：2561927