冲击地压等煤岩动力灾害严重威胁着煤矿的安全生产,如何对其准确预测预报成为亟待解决的问题之一。目前煤岩电磁辐射技术被认为是预测预报煤岩动力灾害的有效手段之一,而受载煤岩低频电磁信号由于具有传播距离远、抗干扰能力强等优点,从而可能成为电磁辐射技术中一个较有前景的发展方向。本文建立了受载煤岩体低频电磁信号(0—5kHz)试验测试系统,创新性的试验研究了煤岩体在单轴压缩、剪切、劈裂拉伸等不同加载方式下的低频电磁信号特征及规律,并与应力、声发射、中频段电磁辐射信号(300kHz)进行了对比分析,研究了煤岩体破裂低频电磁信号的影响因素。研究表明:煤岩体在不同加载条件下变形破裂均能够产生低频电磁信号,且低频电磁信号与应力、声发射等都具有较好的相关性;不同破坏形式下,煤和岩石的低频磁信号与应力、声发射的相关性好于低频电信号,而混凝土的低频电信号规律性更强。在试验中煤岩体的组分参数、试验加载速度、试样尺寸都对低频电磁信号的产生及规律有影响。对于强度较大的煤岩体,在脆性变化时低频磁信号更好,而对于混凝土等塑性破坏显著的材料低频电信号的规律更好;同时加载速度越快,载荷越大,破坏时刻低频电磁信号强度的变化速度也越大。利用小波变换、相关性计算、傅里叶频谱分析等数学方法,对煤岩破坏过程中的低频电信号时域及频域特征进行了提取分析。结果表明电信号的低频部分与应力之间具有较高的相关系数,频谱分析结果表明在不同加载应力水平下,低频电信号的频谱主要集中在20Hz及以下范围。从微观角度分析了煤岩体变形破裂过程中自由电荷的产生机理,根据电磁场理论对壁面电荷运动产生的电磁信号进行了计算分析。结合断裂力学理论、数值模拟软件对剪切和劈裂拉伸破坏时的裂纹扩展趋势进行了分析,发现剪切时与剪切破坏面平行方向、劈裂拉伸时与破坏面垂直方向的低频电磁辐射磁场信号强度最大,并进行了实验验证。建立了煤岩低频电磁信号的统计损伤计算模型。现场测试研究了煤岩体在采动应力作用下低频电磁辐射信号的时空变化规律。在空间上的分布与工作面前方煤体内应力场的分布基本上一致,在时间分布上与周期来压对应较好。对煤炮、放炮等动力现象测试表明,低频电磁信号对煤岩动力灾害有较好的响应规律。对电磁辐射定向、定位技术的进行了初步研究,结果表明电磁辐射主要集中在煤体深部和工作面方向。本文对煤岩体受载破坏低频电磁信号的实验和机理研究,拓展了煤岩电磁辐射技术的研究范围,对于实现大范围、远距离预测,提高测试抗干扰能力,并最终能够利用电磁辐射技术对煤岩动力灾害进行定位定量预测预报具有重要的理论意义和现实意义。