瓦斯影响下冲击倾向煤体电荷破坏规律与机制

"含瓦斯冲击倾向性煤体加载破坏电荷感应规律研究" 该研究主要关注的是含瓦斯冲击倾向性煤体在加载破坏过程中电荷感应的现象和机制。研究团队利用自主研发的煤岩电荷监测系统进行了详细的实验，旨在理解和解析煤体电荷信号的变化与冲击倾向性、瓦斯压力之间的关系。 首先，实验结果揭示，在没有瓦斯影响的情况下，随着煤体的冲击倾向性降低，电荷信号的峰值也相应减少，累积电荷事件的数量及单位时间内的电荷事件数量均有所下降，电荷信号的出现时间向峰值强度之后转移。这表明冲击倾向性的变化直接影响煤体内部电荷的产生和积累。 其次，当瓦斯存在时，随着瓦斯压力的增加，尽管煤的冲击倾向性降低，但电荷信号的峰值仍然下降，累积电荷事件数和单位时间电荷事件数与瓦斯压力之间并未显示出明显的线性关系。值得注意的是，研究发现含瓦斯冲击倾向性煤体的电荷信号呈现出“矩形波”特性，主要频率集中在200Hz以下，且随着瓦斯压力的升高，主频信号的分量幅值逐渐减弱。 对于这种电荷感应现象的机理，研究者提出了两个方面来解释。一方面，煤体中的微裂纹在应力作用下发生滑移分离，当界面势能超过煤岩界面的标准接触界面势垒时，会导致不同性质的带电粒子朝不同方向移动，从而形成脉冲簇状的电荷信号。另一方面，煤岩内部的孔隙在瓦斯压力差的作用下被贯通，瓦斯气体流动时会形成Stern-Gouy双电层结构，产生流动电荷，这些流动电荷对煤岩破坏过程中的电荷信号产生了附加贡献，解释了“矩形波”特征的来源。 这些研究成果对于理解冲击地压和瓦斯突出等复合灾害的电荷感应监测预警具有重要意义，为预测和防止矿井灾害提供了新的理论依据和技术手段。通过深入研究煤体的电荷感应规律，可以更准确地捕捉到煤岩结构变化的早期迹象，有助于提高煤矿安全水平。