供應(yīng)受載含瓦斯煤體電性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，含瓦斯煤體 / 電性參數(shù) / 三軸壓縮 /，含瓦斯煤巖力電效應(yīng)及機(jī)理的研究

受載含瓦斯煤體電性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究

我國是上煤與瓦斯突出災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，突出多發(fā)生在石炭—二疊系煤層。煤與瓦斯突出發(fā)生區(qū)域是構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集區(qū)的疊加區(qū)。研究表明，在 煤與瓦斯突出孕育過程中，地質(zhì)構(gòu)造異常帶和應(yīng)力集中區(qū)的電性參數(shù)（主要指電阻率和介電常數(shù)）會發(fā)生明顯變化，從而引起電磁場的空間分布規(guī)律發(fā)生顯著變化。 因此，研究含瓦斯煤體的電性參數(shù)變化規(guī)律對于探明構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集區(qū)，預(yù)測煤與瓦斯突出的發(fā)生具有重要的指導(dǎo)意義。 本依托國家自然科學(xué)-受載含瓦斯煤巖體低頻電性參數(shù)特征研究（50904024），在借鑒前人已有研究成果的基礎(chǔ)上，基于礦山巖石力學(xué)和地電學(xué)理 論，建立了含瓦斯煤體低頻電性參數(shù)測試的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇有代表性礦區(qū)的不同類型煤樣作為研究樣品，測試了不同變質(zhì)程度和不同結(jié)構(gòu)類型不含瓦斯煤體、煤體吸 附瓦斯過程中、含瓦斯煤體受載變形破裂過程中電性參數(shù)的特征差異和變化規(guī)律；同時(shí)，對研究樣品的工業(yè)成份分析、孔隙結(jié)構(gòu)、煤巖組分等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。結(jié)合 煤巖學(xué)、電介質(zhì)物理學(xué)、瓦斯（煤層氣）地質(zhì)學(xué)等學(xué)科理論，分析了瓦斯、應(yīng)力、煤巖組構(gòu)成分、煤巖微觀結(jié)構(gòu)、測試頻率等對受載含瓦斯煤體在變形破裂過程中的 影響機(jī)理。 通過實(shí)驗(yàn)室測試分析和理論研究，本文取得了以下主要進(jìn)展： （1）不受載荷條件下，原煤的電阻率要小于型煤，介電常數(shù)大于型煤。含瓦斯煤的電阻率和介電常數(shù)隨著對瓦斯吸附量的增加，分別呈負(fù)相關(guān)和正相關(guān)關(guān)系，并在 達(dá)到瓦斯吸附狀態(tài)后，電性參數(shù)趨于穩(wěn)定； （2）在三軸壓縮條件下，含瓦斯煤的電阻率和介電常數(shù)數(shù)在煤樣達(dá)到瓦斯吸附平衡狀態(tài)后，隨著應(yīng)力增加，分別繼續(xù)以負(fù)相關(guān)和正相關(guān)關(guān)系發(fā)生變化，而鶴壁貧瘦 煤的電阻率出現(xiàn)了隨著應(yīng)力得增大而增大的異常關(guān)系；在三軸壓縮過程中，原煤的電阻率要遠(yuǎn)小于型煤，介電常數(shù)大于型煤；高變質(zhì)程度的無煙煤的電阻率要小于鶴 壁貧瘦煤的電阻率，介電常數(shù)無煙煤要高于貧瘦煤； （3）頻率和電性參數(shù)成反比關(guān)系，頻率越低，電性參數(shù)越高，頻率越高，電性參數(shù)越低；瓦斯壓力和電阻率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，和介電常數(shù)成正相關(guān)關(guān)系，瓦斯壓力越 大，電阻率越小，介電常數(shù)越大，瓦斯壓力越小，電阻率越大，介電常數(shù)越小。煤對瓦斯中不同成分的吸附能力不同，不同成分的吸附對電性參數(shù)的影響程度不同， 煤體分別在含CO2、CH4和N2條件下，對電性參數(shù)的影響程度逐漸減?。? （4）各個(gè)礦區(qū)的煤樣隨著浸水時(shí)間的增加，電阻率逐漸減小，介電常數(shù)逐漸增大；煤體中的礦物質(zhì)對電性參數(shù)的影響程度各有不同，實(shí)驗(yàn)煤樣的礦物質(zhì)中，高嶺石 對電性參數(shù)的影響要遠(yuǎn)大于以石英、方解石等礦物質(zhì)對煤體電性參數(shù)的影響；煤體的孔裂、裂隙對煤體的電性參數(shù)影響較大，原煤的結(jié)構(gòu)致密，裂隙較少，和型煤相 比，電阻率較小，介電常數(shù)較大。