分层型煤单轴压缩电阻率响应及破坏特征分析

"这篇论文研究了分层型煤在单轴压缩破坏下的电阻率响应特性，通过实验系统分析了不同类型煤样的力学强度和电阻率变化规律。实验结果显示，型煤的电阻率在破坏过程中表现出阶段性的变化，且受到分层界面的影响。分层煤样的弹性模量和抗压强度通常低于未分层样本，而电阻率变化率在峰值应力处有显著差异。分层结构和强度的接近程度会影响破坏后的电阻率变化率，以及煤层内部的‘串-并联’效应。此外，分层型煤的破坏形式主要表现为表面剥离和裂隙的均匀连通，这为理解和预测煤层电阻率变化提供了新的视角。" 在地球物理勘探中，地层电阻率是一项关键的物性参数，它对于识别和理解地下构造具有重要意义。本研究通过建立受载煤样电阻实时测试实验系统，对未分层和不同结构的分层型煤进行了单轴压缩实验，旨在揭示不同煤体结构在受压破坏时的电阻率变化模式。实验表明，未分层的煤样在压密后电阻率呈现出“U”型变化，而分层型煤的电阻率曲线则先增加后呈现“U”型，其破坏后的电阻率可达到初始状态的2~4倍。 分层界面的存在对煤体电阻率的影响显著。不同厚度的分层型煤在破坏过程中，电阻率先是增加然后降低，当两分层厚度差异较大时，厚分层的破坏更剧烈，宏观电阻率值也相对较高。同时，分层试样的弹性模量和抗压强度比未分层试样低，这表明分层可能降低了煤体的整体稳定性。 实验进一步发现，当煤样两分层的厚度和强度相近时，破坏过程中产生的剥离部分更加均匀，更易形成区域性的“串-并联”电路现象，导致电阻率变化率增大。这种“串-并联”效应是由分层界面和煤样内部裂隙的连通性引起的。煤层电阻率的变化与煤样本身的破碎和分层面空隙骨架的压缩有关。 分层型煤在破坏后表现出的表面剥离和裂隙的均匀连通，表明存在两种影响电阻率变化的模型：“纵向裂隙”和“纵向+横向裂隙”。这两类裂隙使得煤样形成了“串-并联”电路结构，整体电阻率与裂隙的电阻率和裂隙体积占比成正比。这种现象揭示了分层型煤在单轴压缩下的电学各向异性特性，对于理解矿区分层地层的物探过程具有实际意义。 该研究通过详细的实验数据和分析，深化了我们对煤体在压力作用下电阻率变化的理解，尤其是分层结构如何影响这一过程。这些发现对于提高地球物理勘探的精度，尤其是在煤矿灾害预防和资源探测方面，提供了宝贵的理论支持。