煤与甲烷共采学导论

序

前言

第1章 绪论

1.1 煤炭的地位和作用

1.1.1 煤炭行业在全球经济中的地位

1.1.2 煤炭在我国国民经济发展中的作用

1.2 煤矿瓦斯的双重性

1.2.1 煤矿瓦斯的灾害性

1.2.2 煤矿瓦斯的资源性

1.3 煤与甲烷共采理念的提出

1.3.1 煤矿绿色开采理念

1.3.2 煤与甲烷共采的概念

1.4 煤与甲烷共采理论与技术研究现状

1.4.1 矿井采动覆岩移动及结构演化规律研究现状

1.4.2 矿井瓦斯抽采基础理论研究现状

1.4.3 矿井瓦斯抽采技术研究现状

1.5 煤与甲烷共采学的研究内容和研究方法

1.5.1 煤与甲烷共采学的研究内容

1.5.2 煤与甲烷共采学的研究方法

1.5.3 煤与甲烷共采学研究技术路线

第2章 煤层甲烷赋存及渗透特性分析

2.1 煤层甲烷赋存状态及特点

2.1.1 煤层甲烷赋存状态

2.1.2 我国大部分矿区煤层甲烷赋存特点

2.2 煤体微结构及吸附甲烷特性分析

2.2.1 煤体微结构特性分析

2.2.2 煤体孑L隙孔容压汞实验分析

2.2.3 煤体吸附甲烷特性实验分析

2.3 煤体渗透特性分析

2.3.1 煤体渗透特性电液伺服渗流试验分析

2.3.2 煤层渗透特性主控影响因素

第3章 采动覆岩裂隙动态演化规律的物理模拟

3.1 模型的设计及制作

3.1.1 实验原型条件

3.1.2 相似常数的确定

3.1.3 实验材料配比计算

3.1.4 测试仪表及测点布置

3.1.5 模型的制作

3.2 采动覆岩移动规律分析

3.2.1 采动覆岩关键层的确定

3.2.2 采动覆岩下沉规律分析

3.3 采动覆岩应力分布规律分析

3.3.1 煤层走向分布规律分析

3.3.2 煤层倾向应力分布规律

3.4 采动覆岩裂隙动态演化规律

3.4.1 采动覆岩破断裂隙分布规律

3.4.2 采动覆岩离层裂隙动态演化规律

3.4.3 采动覆岩碎胀特征分析

第4章 采动覆岩卸压范围及分布形态的数值模拟

4.1 基于FLAC3D的煤层开采前处理程序的开发

4.1.1 FLAC3D软件简介

4.1.2 程序开发的基本思路

4.1.3 程序的主界面及功能模块

4.2 计算模型的建立

4.2.1 基本假设

4.2.2 计算模型的建立

4.3 采动覆岩移动及应力分布规律

4.3.1 采动覆岩移动破坏规律分析

4.3.2 采动覆岩应力变化规律分析

4.3.3 采动覆岩卸压区形态分析

第5章 采动覆岩裂隙带动态演化模型及机理研究

5.1 采动裂隙带空间结构工程简化模型及参数

5.1.1 采动裂隙椭抛带及其控制方程

5.1.2 采动裂隙椭抛带的工程简化模型

5.2 采动裂隙带的主要参数及影响因素

5.2.1 采动裂隙带的主要参数

5.2.2 采动裂隙带动态演化的影响因素

5.3 采动裂隙带动态演化特征及机理

5.3.1 采动裂隙带动态演化特征

5.3.2 采动裂隙带动态演化机理

第6章 采动裂隙带卸压瓦斯运移规律数值模拟

6.1 采动裂隙带及其中卸压瓦斯特点

6.1.1 采动裂隙带的多孔介质性质

6.1.2 采动裂隙带内瓦斯来源及其流态分析

6.2 采动裂隙带卸压瓦斯运移数学模型及其解法

6.2.1 采动裂隙带卸压瓦斯运移数学模型

6.2.2 采动裂隙带卸压瓦斯运移模型的数值解法

6.3 采动裂隙带瓦斯运移的FLUENT数值建模

6.3.1 FLUENT软件简介

6.3.2 采场几何模型及网格划分

6.3.3 模型主要参数的确定

6.4 采动裂隙带瓦斯运移规律分析

6.4.1 U形通风系统瓦斯运移规律数值模拟

6.4.2 U+L形通风系统瓦斯运移规律数值模拟

6.4.3 U形通风系统+高抽巷采场瓦斯运移规律数值模拟

6.4.4 U+L形通风系统+走向高抽巷瓦斯治理效果数值模拟

第7章 煤与甲烷共采工程实践

7.1 采动裂隙演化与卸压瓦斯储集关系分析

7.1.1 采动裂隙演化与卸压瓦斯储集过程分析

7.1.2 卸压瓦斯在采动裂隙带的运移储集特征

7.2 高抽巷抽采卸压瓦斯工程验证

7.2.1 工作面概况

7.2.2 瓦斯抽排系统的布置

7.2.3 工作面瓦斯涌出影响因素

7.2.4 工作面煤与甲烷共采效果

7.3 低抽巷抽采卸压瓦斯工程验证

7.3.1 工作面概况

7.3.2 低抽巷抽采瓦斯布置方式

7.3.3 工作面瓦斯涌出影响因素

7.3.4 工作面煤与甲烷共采效果

第8章 主要结论及研究展望

8.1 主要结论

8.2 研究展望

参考文献

《煤与甲烷共采学导论》共分八章，主要是回顾国内外涉及“煤与甲烷共采”核心内容的研究现状，研究采场覆岩裂隙演化与卸压瓦斯储运的关系，提出采动裂隙椭抛带的工程简化模型，寻找出采场内瓦斯富集区，并对部分矿井进行实例分析，初步构建出实现“煤与甲烷共采”的基本体系。
　　《煤与甲烷共采学导论》可供安全工程、采矿工程、地质工程、煤层气开发工程等专业的研究学者阅读，也可作为煤矿企业从事煤矿安全生产的技术和管理人员的参考用书。