【摘要】：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(cè)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�；诖耍疚奶岢鰧⒌厍蛭锢砜碧椒椒ㄖ弧鲃�(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(cè)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(cè)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(chǎng)初步應(yīng)用。 （1）實(shí)時(shí)測(cè)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(shì)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(shì)。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/解吸特性，實(shí)時(shí)測(cè)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(shì)；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(shì)；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(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)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(cè)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(chǎng)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(cè)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(cè)回采工作面和掘進(jìn)工作面區(qū)域突出危險(xiǎn)性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，掘進(jìn)和回采情況也較好的驗(yàn)證了探測(cè)結(jié)果的可靠性。 研究成果為煤與瓦斯區(qū)域突出危險(xiǎn)性探測(cè)提供了新的技術(shù)手段，，對(duì)于促進(jìn)煤田地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有重要意義，對(duì)于其他煤巖動(dòng)力災(zāi)害的區(qū)域性探測(cè)和評(píng)價(jià)也具有重要的參考作用。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TD713

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2561927