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煤层底板突水是煤矿生产中的重大灾害之一。近年来,随着开采深度的增加煤层底板突水事故的发生也变得更加频繁,严重危害国家经济和人民生命安全。煤矿涉水事故发生时岩体变形破坏释放大量的信息,其中包括电荷感应信号,电荷感应信号反映煤岩的变形破裂状态,可作为监测、预报突水的依据。 本文通过实验的方法,研究了岩体在压缩失稳破坏和突水破裂过程中的电荷感应信号变化规律,为电荷感应监测矿井突水提供理论依据。本文所做的主要工作以及创新点如下: (1)研究了不同含水率岩体抗压、抗剪、抗拉强度特性及变形破坏过程中曲线的变化规律,分析得出了含水率越高,岩体强度越低。含水岩体压缩破坏线弹性阶段曲线的斜率远小于干燥试样此阶段的斜率。 (2)研究了不同含水率的岩体压缩破坏过程中电荷感应信号规律,分析得出,含水岩体压缩破坏过程中的电荷感应信号强度远大于干燥岩体压缩破坏过程中的电荷感应信号强度,并且随着含水率的增加电荷感应信号强度有逐渐增强的趋势,电荷感应峰值信号一般出现在应力峰值前后。 (3)研究了砂岩、砂质泥岩、泥岩在压缩破坏过程中电荷感应信号规律,分析得出,三种不同岩体在压缩破坏过程中均有电荷感应信号出现,砂岩在失稳破坏过程中的电荷信号幅值要比砂质泥岩和泥岩的大,信号衰减时间也相对较长。砂岩、砂质泥岩、泥岩的抗压强度依次降低。 (4)研究了不同种类的岩体突水破坏过程中电荷感应信号规律,分析得出砂岩、砂质泥岩、泥岩在突水破裂过程中均有电荷感应信号产生,并且试样完全破裂前都只出现一次较大电荷信号,信号均出现在注水压力达到峰值前。三种不同岩样在突水破裂过程中电荷感应信号衰减时间表现出依次递减的趋势,抗水压强度也依次递减。 (5)研究了不同壁厚的泥岩、砂质泥岩、砂岩突水破坏过程中电荷感应信号规律,分析得出,岩体在突水破裂过程中可以监测到电荷感应信号,不同壁厚的泥岩试样在突水破裂过程中随着壁厚的减小电荷感应信号衰减时间表现出依次递减的趋势。不同壁厚的砂质泥岩试样在突水破裂过程中随着壁厚的减小电荷信号峰值与水压力峰值的时间差也表现出逐渐减小的趋势。不同壁厚的砂岩试样在突水破裂过程中随着壁厚的减小电荷感应信号衰减时间和电荷峰值与压力峰值的时间差都表现出依次减小的趋势。 (6)研究了不同类型岩样和不同轴压条件下岩体突水破裂压力,细砂岩、砂质泥岩、泥岩的破裂压力依次降低,在一定的轴压范围内,试样的破裂压力随着轴压的增大而减小。