随着开采深度和强度不断增大,我国煤矿煤与瓦斯突出日趋严重与复杂。声电技术被广泛应用于煤岩动力灾害的监测预警中,但目前煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出的发生机制及对应的声电瓦斯信号演化特征还不清晰,煤与瓦斯突出监测过程中有效信号识别与干扰信号滤除方法的研究还不足,预警方法还不完善,这些问题严重影响着预警准确率和可靠性的提高。基于此,本文建立煤巷掘进煤与瓦斯突出模拟实验系统,研究突出演化过程中电磁辐射、声发射、瓦斯压力及应力的变化规律,确定声电监测的敏感指标,提取突出的前兆信息。通过现场监测及分析,提出基于噪声源信号特征的干扰信号自动识别与滤除方法,获取煤与瓦斯突出危险演化过程中的有效声电信号,建立基于有效信号的声电瓦斯多指标监测预警模型,并进行现场验证与应用。本文取得了以下主要研究成果:(1)实时测试并分析了干扰信号及煤岩破裂信号的时间、频率指标的变化规律,结果表明:煤岩声电干扰信号频率成分比较单一,能量主要集中在较低频段;煤岩试样受载破裂过程中,电磁辐射和声发射的能量值、脉冲数与质心频率是声电监测的敏感指标,声电信号的幅值对失稳前后的大破裂群具有较好的响应。(2)通过煤巷掘进诱导煤与瓦斯突出实验研究,分析了煤与瓦斯突出演化过程中应力、瓦斯压力的变化规律及声电信号的时域、频域、波形特征。结果表明:煤巷掘进过程中,电磁辐射的能量值、脉冲数和质心频率均表现出增加的趋势,并在突出发生前有增大前兆;高幅值有效声电信号可以视为煤与瓦斯突出的特征信号,是煤体失稳的征兆。(3)构建了煤岩损伤-声电耦合计算模型,研究了煤巷掘进煤与瓦斯突出过程中应力、损伤及声电信号的变化特征。结果表明:煤与瓦斯突出发展过程表现为含瓦斯煤岩破坏的时空变化,在突出演化前期应力集中区内煤体主要发压剪破坏,在突出发展后期煤体主要发生拉破坏;在突出演化过程中,应力场、损伤场和瓦斯渗流场的变化范围分别为掘进面前方0~10m、0~5m、0~8m的区域。(4)井下活动产生的声电干扰信号主要有间歇型和短时突发型等两种类型,其中,打区域钻和顶板支护期间产生的干扰为间歇型信号,耙煤机清煤、放炮、移动传感器期间产生的干扰为短时突发型信号;本文采用变化率判断与局部多项式预测相结合的滤噪方法,实现了对声电监测期间干扰信号的自动识别与滤除,提高了声电监测数据的可靠性。(5)提出了基于有效信号的煤与瓦斯突出多指标声电瓦斯监测预警方法,引入了质心频率和特征信号波形数量指标,在监测过程中对声电信号进行干扰识别与滤噪。现场验证结果表明:滤噪后的信号能更有效地反映煤与瓦斯突出的演化过程,提高声电监测数据的可靠性,减少误报率;声电瓦斯多指标综合预警方法能够全面反映掘进面前方的突出危险性,及时对突出危险做出预警,多指标之间能相互验证和弥补,避免了漏报。研究成果对进一步揭示煤巷掘进煤与瓦斯突出的机理和前兆特征提供了理论基础和科学依据,对于煤与瓦斯突出防治和提高声电监测预警准确率具有理论意义和实践价值。