陈立等：不同温度下无烟煤电阻率的层理效应 989 其影响因素开展了大量的科学研究.Kh:ll等利用 方面的研究，但仅涉及垂直和平行层理两个角度，缺少 煤电阻率对孟加拉国西北冈瓦纳煤层进行了特征描 对其他层理角度的研究.由于煤是各向电异性介质， 述.Karaoulis等同利用自然电位和煤电阻率相结合的 层理结构对其电导率也有着显著的影响四.鉴于此， 方法，确定了煤层的着火位置.张广洋等研究了电 本文选取层理结构明显的无烟原煤，制取5种不同层 场强度和变质程度对煤电阻率的影响，结果表明煤变 理角度的试验煤样，在不同温度条件下，利用CH660E 质程度越高，电阻率越小.徐龙君等从煤的组分、 型电化学工作站测试煤样的I一V曲线，并计算出电阻 灰分、挥发分、外加电压、焦耳热效应、矿物质等角度研 率，采用最小势能原理和电荷极化原理，分析和研究了 究了煤的导电特性.王云刚等网和吕绍林等0对构 不同温度条件下无烟煤电阻率受层理效应的影响机理 造软煤和瓦斯突出煤的电性参数进行了研究.陈鹏 和规律 等1-、朱亚飞等国和王云刚等研究了瓦斯煤体 受载时电阻率的变化规律，结果表明受载初期平行层 1试样制备及试验方案 理方向电阻率降幅较大，后期垂直层理方向电阻率增 1.1试样制备 幅较大.Rao等时、Das和Mohanty利用成像技术研 究了煤的水密性及其对电阻率的影响.衡帅等叨分 无烟煤样取自冀中能源邯矿集团陶二矿，所取煤 析和研究了层理对页岩水力裂缝扩展的影响.张朝鹏 样具有明显的水平层理结构，层理厚度约为11~21 等探究了不同层理方向煤岩体的损伤演化规律及 mm,平均约为16mm,个别煤样层理间有白色沉积物， 其厚度约为1mm. 变形破坏中的声发射现象，但只涉及了垂直和平行层 设煤样层理面与钻孔轴向夹角为6，分别按照0= 理方向.潘荣锟等网和邓博知等0研究了煤体层理 0°、0=30°、0=45°、0=60°和0=90°来进行制样，如图 裂隙对渗透性的影响.马天寿与陈平四研究了层理 面产状、井眼轨迹和层理面强度弱化对水平井井壁稳 1所示，煤样取芯采用ZS-100型自动取芯机，再经过 定的影响 切割、打磨等工艺，制成d50mm×100mm圆柱体标准 试样，并保证试样尽可能完整，且无明显缺陷.制备好 前人的研究主要集中于水分、变质程度、灰分和挥 发分、外力加载等因素对煤电阻率的影响，对垂直和平 的试样，如图2所示.将煤样按照0角分为A、B、C、D 行层理结构对煤电阻率特征的影响进行了一些研究， 和E共5个组别，并按照“组别&角度-标号”的方式 有部分关于煤的层理结构对声发射特征和渗透性影响 进行编号，试样编号及基本参数如表1所示 30 图1煤体层理面与轴向夹角示意图 Fig.I Schematic diagram of the angle between the coal bedding plane and the axial A0- 630- C5- D60 9o- 图2试验煤样 Fig.2 Experimental samples of coal陈 立等: 不同温度下无烟煤电阻率的层理效应 其影响因素开展了大量的科学研究． Khalil 等［4］利用 煤电阻率对孟加拉国西北冈瓦纳煤层进行了特征描 述． Karaoulis 等［5］利用自然电位和煤电阻率相结合的 方法，确定了煤层的着火位置． 张广洋等［6］研究了电 场强度和变质程度对煤电阻率的影响，结果表明煤变 质程度越高，电阻率越小． 徐龙君等［7--8］从煤的组分、 灰分、挥发分、外加电压、焦耳热效应、矿物质等角度研 究了煤的导电特性． 王云刚等［9］和吕绍林等［10］对构 造软煤和瓦斯突出煤的电性参数进行了研究． 陈鹏 等［11--12］、朱亚飞等［13］和王云刚等［14］研究了瓦斯煤体 受载时电阻率的变化规律，结果表明受载初期平行层 理方向电阻率降幅较大，后期垂直层理方向电阻率增 幅较大． Ｒao 等［15］、Das 和 Mohanty［16］利用成像技术研 究了煤的水密性及其对电阻率的影响． 衡帅等［17］分 析和研究了层理对页岩水力裂缝扩展的影响． 张朝鹏 等［18］探究了不同层理方向煤岩体的损伤演化规律及 变形破坏中的声发射现象，但只涉及了垂直和平行层 理方向． 潘荣锟等［19］和邓博知等［20］研究了煤体层理 裂隙对渗透性的影响． 马天寿与陈平［21］研究了层理 面产状、井眼轨迹和层理面强度弱化对水平井井壁稳 定的影响． 前人的研究主要集中于水分、变质程度、灰分和挥 发分、外力加载等因素对煤电阻率的影响，对垂直和平 行层理结构对煤电阻率特征的影响进行了一些研究， 有部分关于煤的层理结构对声发射特征和渗透性影响 方面的研究，但仅涉及垂直和平行层理两个角度，缺少 对其他层理角度的研究． 由于煤是各向电异性介质， 层理结构对其电导率也有着显著的影响［22］． 鉴于此， 本文选取层理结构明显的无烟原煤，制取 5 种不同层 理角度的试验煤样，在不同温度条件下，利用 CHI660E 型电化学工作站测试煤样的 I--V 曲线，并计算出电阻 率，采用最小势能原理和电荷极化原理，分析和研究了 不同温度条件下无烟煤电阻率受层理效应的影响机理 和规律． 1 试样制备及试验方案 1. 1 试样制备 无烟煤样取自冀中能源邯矿集团陶二矿，所取煤 样具有明显的水平层理结构，层理厚度约为 11 ～ 21 mm，平均约为 16 mm，个别煤样层理间有白色沉积物， 其厚度约为 1 mm． 设煤样层理面与钻孔轴向夹角为 θ，分别按照 θ = 0°、θ = 30°、θ = 45°、θ = 60°和 θ = 90°来进行制样，如图 1 所示，煤样取芯采用 ZS--100 型自动取芯机，再经过 切割、打磨等工艺，制成 50 mm × 100 mm 圆柱体标准 试样，并保证试样尽可能完整，且无明显缺陷． 制备好 的试样，如图 2 所示． 将煤样按照 θ 角分为 A、B、C、D 和 E 共 5 个组别，并按照“组别 ＆ 角度--标号”的方式 进行编号，试样编号及基本参数如表 1 所示． 图 1 煤体层理面与轴向夹角示意图 Fig． 1 Schematic diagram of the angle between the coal bedding plane and the axial 图 2 试验煤样 Fig． 2 Experimental samples of coal · 989 ·