社会现实场景

电荷监测是煤矿冲击地压局部监测方法之一，该方法基于煤岩变形破坏过程伴随电荷感应信息进而实现冲击地压监测预警，是一种重要的非接触式冲击地压监测方法。煤矿地质条件复杂、环境噪声较难排除，导致冲击地压预测准确率不高，未能满足现场实际需求。

真实问题

煤岩的物质结构决定了煤岩变形破裂过程产生微弱电荷信号，受检测技术的限制，难以被定量检测，如何选择敏感、耐用的传感器敏感元件材料等是煤岩电荷监测的难题。煤岩变形破坏电荷产生内在机理复杂，煤岩电荷与煤岩应力状态关联性尚不清晰，缺乏试验验证。

技术创新

研发非接触感应式煤岩电荷传感器。传感器由敏感元件、低噪声、高输入阻抗的电荷转换模块和可调增益的精密输出放大模块组成。发明由信号发生器、电容式平行极板、电荷传感器、多通道数据采集器、显示器以及屏蔽箱等组成的煤岩电荷传感器标定试验系统。自主研制便携式煤岩电荷监测仪和在线式煤岩电荷监测预警系统。

图1 冲击地压电荷感应监测系统