煤體破壞過程感應電荷再認識與井下應用實踐

呂進國，彭意勝，唐 治,2，趙洪瑞，王學濱，王子琪，包鑫陽，符 輝

(1. 遼寧工程技術大學 力學與工程學院，遼寧 阜新 123000；2. 遼寧工程技術大學 礦山安全技術裝備研究院，遼寧 阜新 123000；3. 遼寧工程技術大學 礦業學院，遼寧 阜新 123000；4. 遼寧大學 物理學院 遼寧 沈陽 110036；5. 遼寧工程技術大學 計算力學研究所，遼寧 阜新 123000；6. 沈陽焦煤股份有限公司 紅陽三礦，遼寧 遼陽 111300；7. 中國平煤沈馬集團 煉焦煤資源開發及綜合利用國家重點實驗室，河南 平頂山 467000；8. 平煤股份煤炭開采利用研究院，河南 平頂山 467000)

目前，我國大多數煤礦已進入深部開采，井下煤巖動力破壞現象頻發，以往未發生煤巖動力災害的礦井已開始顯現并逐年加劇，如沖擊地壓、煤與瓦斯突出、礦震及其復合災害等，給我國煤礦安全生產帶來極大威脅。目前，針對煤礦動力災害的研究主要集中在發生機理、監測預警與防治防控三大方向，雖然取得了較多的研究成果，但重大礦山動力災害仍時有發生，監測預警技術相對薄弱，預測預報困難較大。雖然微震、地音、CT波速、電磁輻射、煤體應力等多種監測技術已應用于煤礦之中，但由于煤礦動力災害預警體系是一項較為復雜的系統工程，單獨使用某種技術都難以捕捉全部的危險前兆信息，每種方法都有自身的局限性與提升潛力，需不斷摸索探究。

近年來，由于井下實際需求，多種地球物理監測技術迅速發展，展現出良好的應用前景，煤巖感應電荷監測技術即為其中一種，國內也開展了一系列研究。如潘一山發現了受載煤巖損傷破壞感應電荷現象，揭示了其產生機理，首次提出了煤巖感應電荷監測預警沖擊地壓的基礎理論與方法，解決了煤巖感應電荷監測預警沖擊地壓的關鍵技術難題，形成了完備的理論體系；趙揚鋒、肖曉春與丁鑫等研制了實驗室專用的高精度感應電荷監測設備，分析了煤巖破壞過程中感應電荷信號時頻特征，應用濾波技術對電荷信號進行了降噪處理，提出了煤體失穩形式的聲-電荷復合判據；唐治、羅浩、王崗等研究了不同圍壓、不同孔隙壓力、不同含水率、不同溫度、不同加載速率等條件下，煤巖破壞過程中感應電荷信號的變化規律，為煤巖動力災害監測預警提供了良好基礎；呂進國等研制了礦用本安型煤巖感應電荷監測設備，提出了感應電荷實用評價指標，驗證了用于煤礦動力災害監測預警的有效性。王恩元、聶百勝等在我國通過試驗研究證明了煤巖破壞過程中會產生電磁輻射，其前提基礎是存在電荷分離，認為導致電荷分離的主要因素是壓電效應、摩擦起電效應、帶電缺陷的非平衡應力擴散、共價鍵斷裂、EDA鍵斷裂和分子間力的消長等。

近年來，雖然在煤體損傷與電荷、應力與電荷、電荷頻率及其信號濾噪研究較多，但諸多問題仍有待商榷，需不斷探究，如：① 煤體破壞過程中，產生高幅值感應電荷信號的主控因素有哪些，是否存在新的影響因素？② 室內試驗過程中的干擾信號頻率及其來源有哪些，煤體破壞產生的感應電荷主頻分布范圍是不變的嗎？③ 感應電荷強度究竟是與應力大小相關還是與應力變化程度相關？如何建立感應電荷強度與應力的定量關系？④ 以往研究認為煤巖能量與電場強度相關，究竟是與煤巖存儲的彈性應變能大小相關，還是與其耗散或釋放多少相關？⑤ 在復雜井下實測中，感應電荷強度與煤層支承壓力、動力破壞、巷道變形顯現之間的相關性如何？

為此，筆者以單軸壓縮試驗為基礎，對煤體破壞過程產生的感應電荷規律進行總結與再認識，分析高幅值感應電荷信號的主要影響因素，建立煤體損傷與感應電荷信號間的統計關系；分析感應電荷與煤體能量的演化特征，建立煤體應力與感應電荷強度的量化關系；開展井下監測應用實踐，揭示感應電荷強度與煤層支承壓力、動力破壞、巷道變形顯現的相關性；使理論分析、室內試驗及井下監測的研究結論相互統一，發展和完善煤體感應電荷監測動力災害理論與技術。

1 煤體單軸壓縮過程感應電荷再認識

1.1 感應電荷信號頻域分析

在煤體單軸壓縮的感應電荷試驗過程中，采樣頻率為1 kHz時，應用FFT傅里葉頻域變換，得到具有代表性的干擾信號頻域與煤體加載過程的高幅值感應電荷信號頻域，如圖1所示。

圖1 感應電荷信號頻域特征Fig.1 Frequency characteristics of induced charge signals

(1)實驗室環境下噪聲信號的主頻為50,150,250,350,450 Hz，一般為50 Hz奇數倍，這是由于我國配電網絡的諧波頻率為50 Hz，一般而言，奇次諧波干擾程度較高。說明外部環境諧波頻率不同，干擾信號主頻也隨之變化，干擾信號主頻不能認為是固有不變的，這主要取決于外部諧波頻率，因此，在濾波過程中要特別注意地面與井下供電網絡的諧波頻率。

(2)在峰后破壞階段提取一段高幅值感應電荷信號，結合已辨識的噪聲信號主頻，獲得煤體破壞的感應電荷信號主頻分布在15～30 Hz，文獻[14]得到主頻范圍為15 Hz以下，說明不同物理力學性質的煤體感應電荷信號主頻范圍存在差異，但基本為低頻信號，通過設計一種低通濾波器或帶通濾波器，能減少噪聲信號，便于分析感應電荷規律。

1.2 感應電荷與應力、應變能及破壞之間關系

將煤體單軸壓縮條件下的應力-應變曲線分為裂隙壓密階段、彈性變形階段、穩定破裂階段、非穩定破裂階段與峰后破壞階段，如圖2所示。基于煤體破壞感應電荷信號主頻范圍，選用帶通(15～30 Hz)濾波器進行降噪，選取具有代表性降噪后的感應電荷時序曲線進行分析，如圖3所示。

(1)感應電荷與應力關系。煤體在壓密階段也會產生少量的高幅值感應電荷信號，但其幅值與峰后破壞階段相比較小，該階段應力呈現非線性變化，很小的應力作用便會發生較大的軸向變形；在彈性階段應力呈線性增加，即使應力較高，高幅值感應電荷信號仍無明顯增加；在其他階段，若應力呈現出顯著的非線性變化，特別是發生了應力突降時，一般會產生高幅值感應電荷信號，尤其在峰后破壞階段，應力降程度最高且次數最多，高幅值電荷信號較為密集。上述說明感應電荷強度與煤體應力大小非直接相關，而與應力非線性變化程度直接相關，且呈正相關關系。

(2)感應電荷與應變能關系。彈性變形階段是煤體彈性應變能積聚的主要階段，此階段高幅值感應電荷信號數量很少；峰后破壞階段主要呈現煤體的能量耗散與釋放，即煤體內部裂紋擴展消耗的能量與破壞過程中釋放的能量，該階段的高幅值感應電荷信號密集。說明感應電荷強度與煤體彈性應變能存儲多少關系不顯著，而與彈性應變能的耗散與釋放多少顯著相關，煤體能量耗散與釋放越多，所產生感應電荷強度越高，對下文理論分析所涉及的前提條件起到支撐作用。

圖2 應力-應變曲線Fig.2 Stress-strain curve

圖3 濾波前后感應電荷信號特征Fig.3 Characteristics of induced charge signals before and after filtering

(3)感應電荷與煤體破壞關系。應力降(應力突變)意味著煤體的破壞與能量的釋放，應力降程度越高，破壞過程越劇烈，產生的感應電荷信號幅值越高。高幅值感應電荷信號的產生說明煤體正在發生劇烈破壞，因此感應電荷強度可直接反映煤體破壞程度，卻不能直接反映煤體應力大小，但可依據一系列感應電荷信號特征，結合外載環境，利用損傷統計方法，間接估算煤體內部應力，但僅能反映應力大小趨勢，具體參考式(17)。

(4)感應電荷主控因素分析。彈性階段的感應電荷幅值沒有隨煤體應力增大而升高，說明壓電效應不是感應電荷產生的主因；高幅值感應電荷信號多集中于峰后破壞階段，該階段是一個動態破壞過程，裂紋迅速擴展，破裂面之間發生強烈的滑移摩擦，煤體表面大量煤屑快速彈射，不斷撞擊電荷傳感器，并伴隨著高幅值感應電荷信號的產生。由此可知，高幅值感應電荷信號是裂紋尖端擴展、破裂面滑移摩擦與帶電煤屑(顆粒)彈射綜合作用的結果。另外，從試驗觀察中發現帶電煤屑彈射對感應電荷強度影響較大。

2 煤屑彈射過程感應電荷產生機制

以往認為受載煤體壓電效應、裂隙擴展尖端效應與破裂面摩擦效應是產生自由電荷運動變化的主要方式，從而引起煤體周圍電場的變化，導致近鄰煤體的傳感器周圍電場也會相應發生變化，使得感應元器件上的感應電荷量發生變化。隨著認識的深入，發現還存在一種新的感應電荷方式，在單軸壓縮試驗中煤體破壞彈射的帶電煤屑(顆粒)也是感應電荷產生的重要原因，甚至是主因。

假設煤體在初始狀態的內部電荷為平衡狀態(對外表現不帶電)，而且作為絕緣體，其表面的正負電荷總量為0。在煤體加速破壞時，裂紋快速擴展貫通，破裂面滑移摩擦并快速分離，導致破裂面電荷也瞬間分離，使得破裂面局部會帶有正電荷或負電荷，一旦局部帶電表面發生煤屑彈射現象，那么煤屑將具有帶電性，如圖4(a)所示。

如圖4(b)所示，在煤體單軸壓縮破壞過程中，隨著彈射的帶電煤屑逐漸靠近感應元件，若煤屑帶正電，則使得元件前端表面感應出動態變化的負電荷，而在后端表面則感應出與前端表面等量的異種電荷，即正電荷，并隨帶電煤屑與感應元件的距離越加接近，使得監測到的感應電荷信號越來越強。當彈射的帶電煤屑接觸到感應元件時，此刻不再是感應模式，而變成了電荷直接傳導，該情況下監測到的電荷信號最強。這也解釋了試驗中煤屑撞擊到傳感器瞬間感應電荷幅值快速增高的原因。

圖4 帶電煤屑彈射過程感應電荷監測示意Fig.4 Schematic diagram of monitoring inducedcharge in the process of coal dust ejection

把帶電量為的煤屑簡化成點電荷，以其為中心，為半徑作閉合球面，其面積矢量為，球表面電場強度為，則根據高斯定理可得

(1)

式中，為電通量；為球面介電常數。

則半徑處的電場強度為

=(4π)

(2)

若感應元件表面感應電荷量為，感應元件有效感應面積為，感應元件表面電場強度為，則其電通量為

==

(3)

若感應元件表面電場強度近似有=，聯立式(2)，(3)，則感應電荷量為

=(4π)

(4)

若在某時刻，某一煤屑以初始水平速度靠近感應元件，且與感應元件中心的水平距離為Δ，豎向距離為Δ，如圖4(c)所示，則感應電荷量為

(5)

同理，某時刻個帶電體彈射疊加引起的感應電荷量為

(6)

可見，彈射過程的感應電荷量與煤屑帶電量、有效感應面積成正比，與煤屑到感應元件中心距離成反比。式(5)，(6)表達出：當煤屑帶電量、感應元件有效感應面積不變時，某時刻煤屑速率越大，即帶電煤屑動能越大，感應電荷量越高；煤體破壞過程中能量釋放所轉化的動能越多，煤屑彈射數量越多，感應電荷量越大。某時刻煤體破壞的總感應電荷量為

=++

(7)

式中，為裂紋尖端擴展瞬間產生的感應電荷量；為破裂面滑移分離瞬間產生的感應電荷量。

3 煤體損傷破壞與感應電荷量化關系

3.1 煤體損傷與感應電荷信號統計關系

參考煤巖聲發射統計損傷關系，可進行如下理論分析。

若整個截面面積累積感應電荷事件數為，則單位面積上微元破壞時的感應電荷發生率為

=

(8)

當斷面破壞面積達到時，累積感應電荷事件數為

==

(9)

則根據損傷變量的定義可知

=

(10)

由式(9)，(10)可知

==

(11)

由式(11)可知，累積感應電荷事件數可以表征煤體的損傷變量。

對于單調加載，用應變表征損傷關系為

(12)

若初始損傷=0，則當截面應變增至時，則

(13)

式中，()為反映體積單元損傷的連續函數，假設煤體微元強度服從韋伯分布函數，則

(14)

其中，與分別為煤體微元應變與參考平均應變；為分布的形狀參數，其值越大，材料均質性越高。將式(14)代入式(13)可得

(15)

根據損傷力學可得

(16)

(17)

式中，為彈性模量；為應力。

當某時刻的應變增量為d時，感應電荷信號增量為

(18)

當截面應變增至時，感應電荷累積信號數為

(19)

通過式(19)可知，損傷破壞程度越高，累積感應電荷信號越多，與試驗吻合。但對于力學性質差異較大的煤體，在相同試驗條件下產生的有效感應電荷信號數存在較大差異。因此，有效感應電荷信號數并不是反映煤體損傷破壞的惟一指標。

3.2 感應電荷強度與應力量化關系

大量煤體單軸壓縮試驗表明，高幅值感應電荷信號主要產生在煤體能量的耗散與釋放過程。如圖5所示，若加載至點時，發生了應力降，表示煤體局部裂紋的快速擴展，當擴展所需驅動力與其阻力達到平衡時，應力降至點，裂紋停止擴展。由上述可知，面積表示存儲的剩余彈性應變能密度，面積表示煤體震動輻射能與煤屑動能等釋放的能量密度，面積表示彈性變塑性及裂隙裂紋擴展等耗散能密度。感應電荷信號強弱主要是由煤體能量耗散與釋放共同作用所產生的。

(20)

(21)

(22)

式中，為煤體釋放能密度；為煤體耗散能密度；為煤體耗散能密度與釋放能密度之和；為應力降起點應力；為應力降終點應力；Δ為應力降幅。

圖5 煤體應力降能量轉化示意Fig.5 Schematic diagram of energy conversion of stress drop

煤體的破壞會產生自由電荷，其運動過程將會導致煤體周圍電場強度的變化，電場強度的變化會導致電場能量的變化，而加載過程的能量耗散、釋放與煤體破壞程度呈正相關關系，因此，煤體能量耗散及釋放總和與電場能量呈正相關關系。

一般情況下，勻強電場能量密度為

(23)

式中，為勻強電場的能量密度；′為介電常數；′為某時刻靜電場強度。

若煤體耗散和釋放能量密度總和與電場能量密度呈正比關系，則

(24)

由式(24)可知，感應電荷強度主要取決于煤體應力降幅度及其起降點應力大小的影響。若應力降非常大時，可認為煤體發生了失穩破壞，失去承載能力，即=Δ，此時認為煤體彈性應變能近似全部耗放，式(24)近似簡化為式(25)，式(25)表明，當強烈動力現象發生時，所監測的感應電荷強度(感應電荷強度與電場強度成正比)與煤體應力降成正比。

(25)

′=″Δ

(26)

理論分析表明，在非穩定破壞階段之前，應力降較小，此時感應電荷強度主要取決于煤體應力降的起始應力大小；進入非穩定破壞階段，應力降程度增加，感應電荷強度主要取決于應力降幅度與其起降點應力的綜合作用；在峰后破壞階段，應力降頻繁發生且突降程度最大，感應電荷強度主要取決于煤體應力降幅度。這與單軸壓縮試驗結論相吻合。

4 井下監測實踐

針對煤礦井下復雜條件，研發了YCD5本安型便攜式煤巖電荷監測儀(圖6)，該裝備主要由監測主機、探頭與礦用防爆屏蔽電纜組成，實現1～4通道電荷信號采集，采樣精度16位，連續運行8 h左右。

圖6 便攜式煤巖電荷監測儀Fig.6 Portable monitoring equipment of induced charge

4.1 紅陽三礦監測實踐與分析

4.1.1 工作面概況與監測方案

紅陽三礦1208工作面采深已超千米，開采的12號復合煤層主要由12-1與12-2號煤層組成，此兩層煤層均厚1.8 m，2者之間夾矸為泥巖，其均厚為0.9 m。12-1煤層直接頂板為泥巖，均厚8.7 m，其上為中砂巖，均厚4 m；12-2煤層底板為細砂巖，均厚1.25 m。該工作面位于西二采區軌道斜巷以北，東距1206采空區約10 m，西接實體煤，且臨近上部西三采區702采空區，下部為13號煤層未采動區。1208工作面上部為北二704，706，708，710，713采空區，且與采空區間距約60 m。該工作面整體為背斜構造，運輸巷、回風巷及開切眼巷道實見斷層23條，其中落差大于1 m的斷層有3條；回采巷道掘進過程中見火成巖墻4條，火成巖床1處，巖性均為輝綠巖。1208工作面具有強沖擊危險性，平均每天回采約2 m。

采用YCD5便攜式煤巖電荷監測儀對1208工作面進行監測，測點布置如圖7所示，在回風巷的強沖擊危險區共布置10個測點，超前工作面30 m處布置1號測點，以此類推，沿回采方向依次布置2,3,…,10號測點，1～8號測點間距為5～10 m，9與10號測點在終采線附近布置。各測點監測時間為3～5 min，傳感器采樣頻率設置為1 kHz，設置每秒鐘存儲1個最大值。

圖7 工作面回風巷測點布置Fig.7 Layout of measuring points in the tailgate of working face

4.1.2 結果分析

通過大量原始數據，計算該段時間內的感應電荷平均幅值，也可稱為感應電荷強度。若在某段時間Δ內，觀測的感應電荷幅值為{,,…,}，則該段時間感應電荷平均幅值為

(27)

圖8為不同時間實體煤回采工作面各個測點的感應電荷平均幅值曲線，圖9為與電荷測點相同或相近的電磁輻射平均強度曲線。

圖8 回風巷感應電荷監測曲線Fig.8 Monitoring curves of induced charge of return airway

圖9 回風巷電磁輻射監測曲線Fig.9 Monitoring curves of electromagneticradiation of return airway

由圖8可知，隨著測點遠離工作面，感應電荷平均幅值逐步降低，與超前工作面支承壓力分布規律相吻合，這是由于超前支承壓力影響區內煤巖易發生破壞，因此監測到的感應電荷信號強度較高；超前100 m范圍內感應電荷平均幅值無突變，可認為回風巷較穩定，與現場實際情況一致；9，10號測點電荷幅值突然增高，即回風巷終采線附近感應電荷平均幅值異常，電磁輻射平均強度也同樣出現異常，存在共性特征。由于該區域處于上覆采空區710的卸壓帶內且受超前支承壓力影響較小，感應電荷平均幅值不應出現明顯升高現象，具體原因為:

(1)如圖10所示，基于微震監測，選取5月10日—5月18日、5月10日—5月22日期間的超前工作面微震時空活動進行分析。在18日及其之前，停采線附近就已經出現了10J與10J能級的微震事件，此時1208工作面距停采線水平距離約286 m；在22日終采線附近微震事件較之前增多，工作面位置距停采線約280 m。說明即使1208工作面與上覆710采空區距離相對較遠，在采動影響下已損傷破壞的頂板巖層易再次發生移動破壞，釋放的動載可使得下方煤層測孔破壞程度加劇，同時也增加測孔內的煤屑(顆粒)彈射幾率，進而可監測到高幅值感應電荷信號。

(2)終采線附近區域存在厚度大于1 m的火成巖侵入構造，火成巖床侵蝕層位為12-1煤及底板泥巖，煤巖層裂隙與層理發育，在1208工作面采動影響下，火成巖侵入區域易發生高頻低能級的小破裂事件，此時難以用低頻高能級的微震設備進行監測，但可用地音、電磁輻射與電荷等高頻監測設備進行彌補，因此距工作面較遠的火成巖侵入構造影響區內容易監測到高幅值感應電荷信號。

(3)距離終采線20 m左右，監測過程中存在人工作業維護巷道的情況，對感應電荷監測產生一定干擾，但影響有限。

以1～6號測點為例，采用二次多項式進行最小二乘擬合，如圖11所示，隨工作面與某一測點越加接近，該測點所受采動影響也在不斷增加，最終監測到的感應電荷平均幅值呈增加趨勢，這與工作面超前支承壓力分布趨勢性一致，同時也說明測點受采動影響越大，感應電荷強度越高。

圖10 超前工作面微震分布Fig.10 Microseismic distribution of advanced face

圖11 測點距工作面不同距離感應電荷曲線Fig.11 Curves of induced charge at different distance between measuring point and face

由圖8，12可知，5月20日感應電荷平均幅值最大，與此相對應的5月20日微震釋放累積能量處于較高水平，該微震能量計算選用工作面中下部靠近回風巷微震事件的能量累計值，約為63.966 kJ，5月24日感應電荷平均幅值也處于較高水平，但當日微震累計能量只有165 J，說明高能微震頻發區域的感應電荷強度較高，但高能微震非頻發區域的感應電荷強度也會出現較高的情況，這是由于微震難以監測低能量的高頻信號，而電荷可行，但監測范圍有限。

圖12 每日微震累積釋放能量曲線Fig.12 Daily cumulative curve of microseismic releasing energy

4.2 平煤十一礦監測實踐與分析

4.2.1 工作面概況與監測方案

己-22220工作面為北東傾向的單斜構造，采深近千米，工作面走向長1 036 m，傾斜長196 m。工作面南部已回采，北部為原生煤體。直接頂為4.0～7.0 m厚的砂質泥巖、泥巖與砂質泥巖互層，裂隙較發育；基本頂為2～3 m厚的細砂巖，裂隙不發育；直接底為5～8 m厚的泥巖，遇水易膨脹；基本底為4～6 m厚的灰巖和泥巖。

由于回風巷圍巖變形嚴重，正在施工修復，因此，選擇在工作面與運輸巷布置測點，如圖13所示。運輸巷共布置12個測點，1～10號測點沿工作面回采方向且每隔10 m布置1個，其中超前工作面約50 m布置第1號測點，在終采線附近布置11，12號2個測點，其間距為10 m；沿工作面傾向布置12個測點，編號記為13～23號，間距為10 m；各測點監測時間為3～5 min。

圖13 工作面測點布置示意Fig.13 Layout of measuring points in the working face

4.2.2 結果分析

如圖14所示，隨測點遠離工作面，感應電荷平均幅值逐步減小，與超前工作面支承壓力分布趨勢一致；隨工作面的不斷回采，7月29日與7月30日的1號測點已塌孔，7月28日及以后的監測曲線表明，感應電荷平均幅值及其波動幅度相對較高，說明隨著工作面距測點越近，采動對煤體的損傷破壞影響程度越強；由于終采線附近的2個測點距工作面較遠，礦壓顯現不顯著，感應電荷幅值保持較低水平。

圖14 運輸巷感應電荷強度監測曲線Fig.14 Monitoring curves of induced charge intensity ofhaulage roadway

如圖15所示，隨著測點逐漸靠近回風巷，感應電荷幅值呈現逐漸升高趨勢，這是由于所監測的運輸巷北部為未開采的原生實體煤，回風巷南部近鄰采空區，因此回風巷附近煤體承載更高的附加載荷，其發生破壞概率更高，所監測的感應電荷幅值就越大。現場實踐表明，回風巷圍巖變形較為嚴重，與所監測的感應電荷規律吻合。

圖15 工作面感應電荷強度監測曲線Fig.15 Monitoring curves of induced charge intensityof working face

5 結 論

(1)壓電效應對高幅值感應電荷信號產生的作用不顯著，煤體破壞過程裂紋擴展、破裂面滑移摩擦與帶電煤屑彈射的綜合作用是高幅值感應電荷信號產生的主因，尤其帶電煤屑彈射對感應電荷強度影響較大，即煤體破壞過程中能量釋放所轉化的動能越多，則彈射帶電煤屑數量越多且彈射速率越高，則感應電荷強度越大。

(2)干擾信號主要來自外部供電網絡諧波的影響，不同力學性質煤體破壞產生的感應電荷主頻范圍存在差異，但基本為低頻信號；高幅值感應電荷信號與應力大小關系非直接相關，而與應力非線性變化程度直接相關且關系顯著，特別是與應力降幅度呈正相關關系。

(3)感應電荷強度可直接反映煤體破壞程度，利用外載環境和感應電荷信號與煤體損傷的統計關系，可間接估算煤體應力；感應電荷強度與煤體彈性應變能存儲量關系不顯著，而與能量的耗散與釋放多少顯著相關，即煤體破壞過程中耗散與釋放的能量越多，感應電荷強度越高。

(4)在工作面超前支承壓力影響區、高能微震釋放頻發區與巷道圍巖變形嚴重區，監測到的感應電荷強度較高，說明感應電荷與煤巖動力破壞、支承壓力與圍巖變形具有良好的相關性，可適用于井下煤巖動力災害、采場來壓與圍巖穩定的監測預警。