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作者
邵振鲁张国富梁运涛宋双林田富超张桉邵洪文
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单位
中国矿业大学安全工程学院中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室辽宁工程技术大学安全科学与工程学院新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队
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摘要
为了探究煤田火区岩石在高温条件下的磁、电异常特性,基于火区煤层顶底板常见的2种砂岩和1种页岩开展了8种不同的试验,研究了其孔隙度、微观结构、矿物成分、元素分布、磁化率、热剩磁、电阻率和介电性能随温度的变化特征,对高温砂岩和页岩的磁电参数变化进行了综合分析,解释了岩石在高温或煅烧冷却后形成的磁电异常.结果表明:岩石磁性强度与其含铁矿物的种类及含量密切相关,高温加热过程中,岩石中含铁矿物会相变生成磁性更强的铁磁性矿物,其磁化率在居里温度时达到极小值,而剩余磁化强度随截止温度的升高逐渐积累,磁性总体增大.水分含量、载流子数量及流动机制和热破裂发展会综合影响岩石电阻率,砂岩的介电常数与介电损耗随温度升高而增大,随电场频率的增大而减小,页岩中含有的大量石墨化有机质将降低电阻率、增大介电参数,且其热分解作用会极大地降低介电损耗.研究结果可为煤田火区磁、电数据反演解释提供理论指导,也为煤炭地下气化火焰工作面以及地热资源勘探提供了支撑.
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关键词
煤火高温磁异常电阻率介电特性
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52274236,52130411,51904292);新疆维吾尔自治区重点研发任务专项项目(2022B03003-2);中国矿业大学未来杰出人才助力计划项目(2022WLJCRCZL194);江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX22_2673);
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文章目录
1 材料与方法
2 高温岩石结构和成分变化特征
2.1 孔隙度变化特征
2.2 微观结构形貌分析
2.3 矿物成分变化特征
2.4 岩石表面铁元素分布特征
3 高温岩石磁异常特征
3.1 磁化率温变特征
3.2 剩余磁化强度变化特征
4 高温岩石电异常特征
4.1 电阻率温变特征
4.2 介电温谱特征
5 高温岩石磁、电特性分析
5.1 高温岩石磁异常产生机理及变化特征分析
5.2 高温岩石电异常产生机理及变化特征分析
6 结 论
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引用格式
邵振鲁,张国富,梁运涛等.高温条件下砂岩和页岩的磁电参数变化特征[J].中国矿业大学学报,2023,52(04):672-686.DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.20220685.