瓦斯影响下冲击倾向煤体加载破坏的电荷感应研究

"含瓦斯冲击倾向性煤体加载破坏电荷感应规律-论文" 这篇论文主要探讨了含瓦斯冲击倾向性煤体在加载破坏过程中电荷感应的规律及其背后的机理。研究采用自主研制的煤岩电荷监测系统，通过实验观察到，当没有瓦斯作用时，随着煤的冲击倾向性的降低，煤体电荷信号的峰值也会下降，累积电荷事件数量减少，单位时间内电荷事件的数量降低，电荷信号的峰值强度出现后移。而当存在瓦斯时，随着瓦斯压力的升高，即使冲击倾向性降低，煤体电荷信号的峰值仍然会降低，但累积电荷事件数和单位时间电荷事件数与瓦斯压力的关系并不显著。 进一步的发现是，瓦斯作用下的冲击倾向性煤体电荷信号呈现出“矩形波”特征，主频率通常在200 Hz以下。随着瓦斯压力增加，这种主频信号分量的幅值逐渐减弱。作者从两个方面解释了这一现象：一是煤体内部微裂纹的滑移分离和瓦斯运移导致颗粒运动产生自由电荷。当煤体裂纹面附近的界面势能超过煤岩界面的标准接触界面势垒时，不同属性的带电粒子会向不同方向移动，这解释了应力突变如何加速裂纹扩展，从而产生电荷脉冲簇现象。二是煤岩内部的孔隙被贯通，瓦斯气体因压力差流动，Stern-Gouy双电层结构产生的流动电荷对煤岩破坏电荷信号产生了附加贡献，从而解释了含瓦斯冲击倾向性煤体电荷信号的“矩形波”特性。 此外，该文还涉及了与之相关的其他研究领域，如冲击地压的防治技术、煤矿深部开采的动力灾害控制、煤岩动力灾害的风险识别与预警、煤层开采中的顶板结构和支架载荷问题、煤炭深部开采的冲击地压特征和防控技术、瓦斯动力灾害模拟实验系统、煤矿火灾防治、煤自燃特性和防治方法，以及瓦斯治理策略等。这些研究都与煤矿安全生产和灾害预防密切相关，展示了在煤炭开采中对动力灾害的深入理解和防控措施的重要性。通过这些研究成果，可以为煤矿的安全开采提供科学依据和技术支持，降低事故风险，保障矿工的生命安全和生产效率。