矿井煤岩动力灾害的发生严重制约着矿井的安全生产,表面电位法作为一种新兴煤岩动力灾害监测方法,得到了广大学者的关注。目前,对于煤岩微观结构及组分对表面电位信号产生机制的影响研究尚少。基于此,本文通过搭建煤岩单轴压缩破坏表面电位信号采集实验系统,对石墨、原煤、花岗岩以及砂岩进行单轴压缩破坏,采集了破裂过程产生的表面电位信号。运用临界慢化理论对各煤岩破裂产生的表面电位信号进行了处理。利用原子力学显微镜KPFM模式对各煤岩表面电势进行测试,研究了各煤岩表面带电特性。借助扫描电子显微镜对破裂煤岩表面进行微观形貌结构观察以及能谱分析,探讨了煤岩微观形貌结构及组分与表面电位信号产生机制之间的关系。通过分析得出以下主要结论:(1)表征煤岩表面电位信号临界慢化特征的自相关系数及方差曲线在各试样破坏时都产生了突增,相对于自相关系数而言,方差曲线产生的伪信号较少。(2)各煤岩表面纳米尺度下表现为一定的带电特性,煤岩纳米尺度的带电特性为表面电位信号的产生提供了一定的电荷基础。(3)从煤岩微观形貌结构破裂方式导致表面电位信号产生机制来看,石墨表面电位信号的产生以摩擦滑移为主;原煤表面电位信号的产生以裂纹扩展为主;对于花岗岩及砂岩,裂纹的快速扩展以及摩擦产生的自由电荷都很大程度上参与了二者表面电位信号的产生。(4)煤岩石英晶体含量越高,加载过程产生的压电效应越强,相应表面电位信号增幅越大;煤岩石英晶体分布越均匀,表面电位信号增长越为稳定。(5)不同岩性煤岩产生的表面电位信号,总体上可以分为三个阶段,不同岩性煤岩不同阶段产生表面电位信号主导机制不同。Ⅰ阶段,各煤岩表面电位信号的产生以其内部原始孔裂隙压密闭合产生的微破裂及摩擦滑移为主。Ⅱ阶段,对于石墨及原煤,此阶段表面电位信号的产生与内部发生的小量摩擦、破裂有关,对于花岗岩及砂岩,表面电位信号的产生主要以石英晶体的压电效应为主。Ⅲ阶段,各煤岩表面电位信号的产生主要以煤岩内部的裂纹快速扩展及摩擦滑移为主。研究成果对于建立完整的煤岩表面电位信号基础理论体系、发展并完善煤岩动力灾害电位信号预警技术具有重要的理论和现实意义。