氮气围压下煤体单轴压缩破坏的电位响应与瓦斯影响研究

本文主要探讨了气体围压条件下煤体在单轴压缩破坏过程中的电位特征。研究背景是随着煤矿开采深度的增加，煤与瓦斯突出等动力灾害频发，而煤体破裂释放的能量形式多样，包括电磁能、弹性能和声能。在这种背景下，监测煤体表面电位变化成为理解煤体结构变化和预测煤与瓦斯突出的重要手段。 研究者搭建了一个氮气围压下的煤体单轴压缩破坏观察监测系统，旨在考察不同围压条件对煤体电位变化的影响。实验结果显示，在单轴加载过程中，煤体在围压作用下会伴随着电位信号的产生，这些信号与施加的应力和气体压力的变化趋势有显著关联。具体来说，当氮气压力增加时，煤体的应力结构会发生改变，预示着煤体可能即将发生主破裂。在破裂发生前，电位信号的波动幅度增加大约0.2毫伏，振幅突变明显，电位差值也从0毫伏增长到2毫伏左右。当煤体主破裂实际发生时，电位信号会有显著的上升，这表明电位变化可以作为破裂活动的早期预警指标。 这项研究对于理解和预测煤与瓦斯突出的演化过程，以及在煤矿生产中实时监测煤岩动力灾害具有重要的理论意义。通过分析电位特征，可以提供一种非侵入式的、实时的监测方法，有助于提升煤矿的安全管理，减少事故发生的可能性。同时，这也为气体压裂、煤层控制等煤炭开采技术的发展提供了新的科学依据。