本书针对卸压后、含夹矸层等条件下形成的不均匀煤层的瓦斯赋存与流动特性研究的需要，结合作者多年研究经验和对研究成果的总结，系统地介绍了煤层内瓦斯的赋存与流动特性、影响煤层瓦斯赋存状态与流动特性的因素、表征瓦斯赋存与流动特性的主要参数指标，以及一些根据作者及所带领团队多年进行研究所获得的科研成果。主要内容包括动力冲击对煤体内部微结构的影响、非均匀载荷对瓦斯钻孔周边煤体内部微结构造成的影响、卸压煤体内瓦斯放散与流动特性、含夹矸煤层的瓦斯放散与流动特性、不均匀煤层的等效渗透率理论等。
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目录
前言
第1章 煤层与煤层瓦斯 1
1.1 煤及煤层 1
1.2 煤层瓦斯 6
1.3 本章小结 14
第2章 煤层瓦斯解吸、流动影响因素与分析 15
2.1 煤层瓦斯解吸吸附影响因素与分析 16
2.2 煤层瓦斯流动影响因素与分析 19
2.3 煤层瓦斯放散特性影响因素与分析 26
2.4 本章小结 30
第3章 研究设备的完善与开发 31
3.1 方形型煤制备装置 31
3.2 落锤式煤岩冲击加载试验装置 34
3.3 多向约束摆锤式冲击动力加载试验装置 36
3.4 煤岩细观观测系统 37
3.5 块煤瓦斯放散特性试验系统 40
3.6 非均匀载荷施加试验装置 47
3.7 本章小结 49
第4章 动力冲击对煤的表面及内部微结构影响 50
4.1 冲击载荷 50
4.2 超声波与其传播特性 52
4.3 超声波检测 53
4.4 基于超声波检测的冲击载荷对煤岩内部结构影响研究 55
4.5 基于核磁共振(NMR)的动力冲击对煤岩内部微隙结构的影响 67
4.6 冲击载荷下煤岩表面裂隙演化特征细观试验 77
4.7 单次冲击能量大小与煤岩裂隙演化的关系 86
4.8 递增式冲击对煤岩损伤的影响 88
4.9 坚硬颗粒、原生裂隙、非均质性对煤岩表面裂隙扩展路径的影响 97
4.10 本章小结 98
第5章 冲击载荷下煤岩表面裂隙扩展分形特征 101
5.1 分形与分数维 101
5.2 根据测度关系求维数的方法 102
5.3 岩石力学中的分形问题与应用 103
5.4 基于MATLAB的煤岩裂隙分形维数计算程序 106
5.5 煤岩表面裂隙扩展分形特征 108
5.6 本章小结 112
第6章 非均匀载荷对瓦斯钻孔稳定特性影响研究 113
6.1 含孔洞类煤岩多孔材料裂纹扩展量化表征 113
6.2 含孔洞煤裂纹扩展的量化表征 125
6.3 煤体裂纹演化的数值计算与分析 136
6.4 本章小结 148
第7章 放散面积和运移路径对煤层瓦斯放散的影响 150
7.1 煤的瓦斯放散特性 150
7.2 放散面积对煤层瓦斯放散的影响 153
7.3 瓦斯运移路径对瓦斯放散的影响研究 168
7.4 本章小结 173
第8章 放散面积与放散路径影响下的瓦斯放散机理探讨 175
8.1 瓦斯放散机理与模型的有关认识 175
8.2 煤层瓦斯放散机理的探讨 177
8.3 瓦斯放散物理-数学模型 182
8.4 本章小结 189
第9章 卸压作用对瓦斯放散与流动特性影响 190
9.1 采动导致的卸压作用 190
9.2 卸轴压起始载荷水平对含瓦斯煤样力学特性影响 196
9.3 卸围压时含瓦斯煤样力学性质演化 201
9.4 瓦斯放散过程中煤样力学特性演化 206
9.5 线弹性阶段卸轴压煤样内瓦斯流动特性 211
9.6 含瓦斯煤样横向变形与瓦斯流动特性耦合关系 216
9.7 本章小结 222
第10章 不均匀煤层瓦斯放散特性试验与理论分析 224
10.1 煤层构成与形态特点 224
10.2 夹矸层对煤层开采的影响 226
10.3 夹矸层对煤层瓦斯的影响 228
10.4 煤体瓦斯吸附解吸理论 230
10.5 试验方案与试验步骤 233
10.6 夹矸层对煤层瓦斯放散影响机理分析 248
10.7 本章小结 254
第11章 吸附作用对煤层瓦斯流动特性影响研究 256
11.1 吸附解吸作用与煤层瓦斯渗流的关系 256
11.2 吸附作用对煤层渗透特性影响试验 260
11.3 本章小结 270
第12章 夹矸层对煤层渗透性影响试验研究 271
12.1 基于均匀组合介质的等效渗透率理论 271
12.2 基于不均匀组合介质的等效渗透率理论 275
12.3 不均匀煤层等效渗透率的理论基础 279
12.4 含单层夹矸煤层的等效渗透率理论试验验证 284
12.5 夹矸层对滑脱因子的影响 287
12.6 夹矸层对煤基质吸附膨胀变形的影响 293
12.7 含双层夹矸煤层的等效渗透率理论试验验证 303
12.8 本章小结 308
参考文献 310
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