構(gòu)造煤是煤與瓦斯突出的高危煤體,預(yù)先圈定其發(fā)育范圍可為瓦斯突出危險性評價提供重要依據(jù)。然而,目前尚缺少有效的構(gòu)造煤地球物理探測方法。為此,基于構(gòu)造煤物性特點,提出構(gòu)造煤井下激電探測技術(shù),即在采煤工作面巷道或鉆孔中采用激發(fā)極化法進行小范圍構(gòu)造煤探測。為探討構(gòu)造煤井下激電探測技術(shù)的可行性,本文采用理論分析、物理實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,開展了構(gòu)造煤全空間激電場分布規(guī)律研究,闡明了構(gòu)造煤激電探測技術(shù)的物理機制,探討了構(gòu)造煤井下激電觀測方法,進行了構(gòu)造煤井下激電探測工程實踐。主要研究內(nèi)容和成果如下:（1）為實現(xiàn)構(gòu)造煤激電特征實驗室原位測試,根據(jù)構(gòu)造煤特點,在單動雙層管鉆具基礎(chǔ)上設(shè)計并加工了構(gòu)造煤取樣鉆具,實現(xiàn)了構(gòu)造煤煤樣在內(nèi)置樣品罐中直接保存,減少了取樣擾動的影響,保證了構(gòu)造煤巖的近似原位性。（2）基于Cole-Cole模型,理論分析了構(gòu)造煤實分量、虛分量、相位和振幅的頻譜特征;同時采集了不同煤巖試樣,對碎粒煤、糜棱煤兩類極易突出構(gòu)造煤體及原生結(jié)構(gòu)煤進行了復(fù)電性測試,分析了不同煤體的激電特性參數(shù),結(jié)果表明原生結(jié)構(gòu)煤與與構(gòu)造煤阻抗、充電率差異明顯,時間常數(shù)差異較小,證實原生結(jié)構(gòu)煤與構(gòu)造煤存在激... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

激發(fā)極化原理示意圖

2研究的理論基礎(chǔ)13圖2-2電子導(dǎo)體激發(fā)極化原理圖Figure2-2Schematicdiagramofinducedpolarizationofelectronicconductor因此，激發(fā)極化的充電曲線實質(zhì)是反映超電壓隨通電時間的延續(xù)而逐漸形成，并最終趨于飽和值；放電曲線反映斷電后超電壓分別通過溶液和導(dǎo)體放電，使界面電荷分布逐漸恢復(fù)到正常雙電層狀態(tài)。（2）離子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)機理離子導(dǎo)體的極化是由于電流作用使得溶液本身帶電離子的分化轉(zhuǎn)移。主要的假說都是基于巖石顆粒—溶液界面上的雙電層的分散結(jié)構(gòu)和分散區(qū)內(nèi)存在可以沿界面移動的陽離子這一特點提出來的。其中比較代表性的假說之一是“雙電層形變假說”。如圖2-3所示，在外電流作用下，巖石顆粒表面雙電層（圖2-3-a）分散區(qū)中之陽離子發(fā)生位移，形成雙電層形變（圖2-4-b）；當(dāng)外電流斷開后，堆積的離子放電，以恢復(fù)到平衡狀態(tài)（圖2-3-c），從而可觀測到激發(fā)極化電常圖2-3雙電層形變示意圖Figure2-3Deformationdiagramofdoubleelectriclayer（3）煤巖激發(fā)極化類型為了把問題簡化，激發(fā)極化現(xiàn)象常被分為面極化和體極化。面極化的激發(fā)極化效應(yīng)發(fā)生在極化體與圍巖溶液的界面上，如一些金屬礦和石墨；體極化的激發(fā)

2研究的理論基礎(chǔ)13圖2-2電子導(dǎo)體激發(fā)極化原理圖Figure2-2Schematicdiagramofinducedpolarizationofelectronicconductor因此，激發(fā)極化的充電曲線實質(zhì)是反映超電壓隨通電時間的延續(xù)而逐漸形成，并最終趨于飽和值；放電曲線反映斷電后超電壓分別通過溶液和導(dǎo)體放電，使界面電荷分布逐漸恢復(fù)到正常雙電層狀態(tài)。（2）離子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)機理離子導(dǎo)體的極化是由于電流作用使得溶液本身帶電離子的分化轉(zhuǎn)移。主要的假說都是基于巖石顆�！芤航缑嫔系碾p電層的分散結(jié)構(gòu)和分散區(qū)內(nèi)存在可以沿界面移動的陽離子這一特點提出來的。其中比較代表性的假說之一是“雙電層形變假說”。如圖2-3所示，在外電流作用下，巖石顆粒表面雙電層（圖2-3-a）分散區(qū)中之陽離子發(fā)生位移，形成雙電層形變（圖2-4-b）；當(dāng)外電流斷開后，堆積的離子放電，以恢復(fù)到平衡狀態(tài)（圖2-3-c），從而可觀測到激發(fā)極化電常圖2-3雙電層形變示意圖Figure2-3Deformationdiagramofdoubleelectriclayer（3）煤巖激發(fā)極化類型為了把問題簡化，激發(fā)極化現(xiàn)象常被分為面極化和體極化。面極化的激發(fā)極化效應(yīng)發(fā)生在極化體與圍巖溶液的界面上，如一些金屬礦和石墨；體極化的激發(fā)

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3330019