不同变质程度煤岩微表面电性特征

何学秋^1,2，宋大钊^1,2，柳先锋³，王伟象^1,2，李振雷^1,2，刘慧芳^1,2

1. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室2. 北京科技大学土木与资源工程学院3. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

摘 要：为进一步研究煤岩电磁辐射产生机理,通过原子力显微镜研究了不同变质程度煤岩微表面电势及电荷密度等电性参数的变化规律,将煤岩表面微观电性特征研究推进到微纳米尺度。结果表明:煤体表面在细观或宏观统计层面上显弱电性或电中性,但在纳米尺度下对外显示一定的电性特征;计算得到了煤体表面电荷密度,不同煤样的表面电荷密度差异明显,在79. 95～312. 97μC/m2变化;煤的变质程度对表面电性参数存在重要影响:随变质程度的升高,煤表面负电势经历了先缓慢下降又快速升高的变化趋势,表面电荷密度呈现出先减小后增大的"V"型曲线变化。研究煤岩微结构的电性特征,对从微观层面进一步揭示煤岩电磁辐射机理、瓦斯吸附和解吸过程,乃至煤岩物质特性等具有重要意义。

关键词：煤岩;变质程度;电磁辐射;原子力显微镜;表面电势;表面电荷密度;