书名：能量单元切割理论与煤矿瓦斯防治工程示范
定价：159.0
ISBN：9787030839466
作者：蒋静宇,魏民涛,王成浩
版次：1
出版时间：2025-12

内容提要：

煤与瓦斯突出是采动影响后煤层中应变能与瓦斯潜能突然失稳释放的结果。尽管我国采取了极为严格的两级“四位一体”综合防突措施，但突出事故仍时有发生，且大多数突出与构造煤有关。以断层、褶…、煤层变厚带等为代表的煤矿地质异常区，控制着瓦斯的赋存和运移。本书聚焦煤矿地质异常区含瓦斯构造煤能量特性和煤力学特性，结合矿井生产实践，从能量释放和地应力角度出发，围绕含瓦斯构造煤的弹性能及瓦斯膨胀能，形成煤矿地质异常区能量单元切割理论和相应的瓦斯防治技术，力求有效解决煤矿地质异常区的突出灾害治理难题，实现分区精准治理，显著降低煤与瓦斯突出风险。

目录：
目录
序
前言
第0章 绪论 1
0.1 研究背景与意义 1
0.2 国内外研究现状 2
0.2.1 地质异常区突出能量释放理论研究 2
0.2.2 地质异常区松软低渗煤层增透技术研究 5
0.3 工程示范矿井 10
0.3.1 薛湖煤矿 10
0.3.2 陈四楼煤矿 14
0.3.3 梁北煤矿 17
参考文献 21
第1章 能量单元切割理论 27
1.1 地质异常区煤与瓦斯突出治理难点 27
1.2 地质异常区突出能量分布特征 29
1.3 地质异常区均一化瓦斯治理措施的弊端 30
1.4 能量单元切割理论的定义 31
参考文献 33
第2章 含瓦斯构造煤弹性能计算模型构建及试验分析 35
2.1 含瓦斯构造煤弹性能计算 35
2.1.1 传统弹性能计算方法 35
2.1.2 基于临界状态理论的弹性能模型 36
2.2 含瓦斯构造煤弹性能测试试验方案 38
2.3 静水压力条件下含瓦斯构造煤弹性能计算模型 39
2.3.1 静水压力加/卸载试验分析 39
2.3.2 卸载速度对构造煤弹性能计算的影响 43
2.3.3 不同瓦斯压力下构造煤弹性能变化规律 47
2.4 偏应力条件下含瓦斯构造煤弹性能计算模型 48
2.4.1 偏应力加/卸载试验分析 48
2.4.2 偏应力加载下弹性能计算模型及影响因素分析 53
参考文献 57
第3章 含瓦斯构造煤瓦斯膨胀能计算模型构建 59
3.1 瓦斯膨胀能的定义与研究对象 59
3.2 突出连续发展过程中的孔洞壁涌出瓦斯量 60
3.2.1 煤层瓦斯流动控制方程 61
3.2.2 孔洞壁涌出瓦斯数值模拟 61
3.2.3 孔洞壁在突出过程中的涌出瓦斯量分析 62
3.3 瓦斯膨胀能的计算方法 64
3.3.1 基于气体状态方程的瓦斯膨胀能计算 64
3.3.2 基于气体扩散模型的瓦斯膨胀能计算 66
3.3.3 不同学者的瓦斯膨胀能计算模型汇总 68
3.4 瓦斯膨胀能计算的现有问题 69
参考文献 72
第4章 瓦斯吸附与急速卸压对含瓦斯构造煤力学特性的影响 75
4.1 试验方法 75
4.1.1 试验仪器 75
4.1.2 试验方案 76
4.2 不同应力路径下含瓦斯构造煤的力学特性 79
4.2.1 常规三轴加载试验 79
4.2.2 峰前卸围压加载试验 82
4.2.3 应力-应变关系 84
4.3 瓦斯吸附与卸压对含瓦斯构造煤强度与变形特性的影响 85
4.3.1 构造煤的强度参数与变形参数 85
4.3.2 瓦斯吸附与急速卸压对构造煤强度特性的影响 87
4.3.3 瓦斯吸附与急速卸压对构造煤变形特性的影响 90
4.4 本章小结 95
参考文献 96
第5章 急速卸压诱导含瓦斯构造煤能量释放机制 98
5.1 含瓦斯构造煤加载过程的能量变化特征 98
5.1.1 能量计算原理与分析 98
5.1.2 常规三轴加载过程能量分析 99
5.1.3 峰前卸围压加载过程能量分析 101
5.2 急速卸压条件下含瓦斯构造煤能量释放结构损伤特性 105
5.2.1 不同应力条件下含瓦斯构造煤宏观破坏与粒径分布 105
5.2.2 以能量表征含瓦斯构造煤破坏程度 109
5.2.3 以渗透率表征含瓦斯构造煤破坏程度 110
5.3 急速卸压条件下构造煤能量释放规律 112
5.4 本章小结 114
参考文献 114
第6章 松软构造煤高压气动脉冲造穴卸压增透机理分析 116
6.1 高压气动脉冲造穴卸压增透机理 116
6.2 高压气动脉冲造穴钻孔周围煤体应力演化 117
6.3 高压气动脉冲造穴卸压增透范围模拟 120
6.3.1 数值模型建立 120
6.3.2 造穴钻孔周围煤体应力分布 121
6.3.3 造穴钻孔周围煤体塑性区分布 126
6.4 本章小结 128
参考文献 128
第7章 高压气动脉冲造穴钻孔对松软煤层渗透率分布及瓦斯抽采的影响 130
7.1 煤层渗透率的基本概念 130
7.2 高压气动脉冲造穴钻孔抽采多场耦合模型 131
7.2.1 基质瓦斯扩散方程 131
7.2.2 裂隙瓦斯渗流方程 132
7.2.3 渗透率演化方程 133
7.3 不同应力条件煤体渗透率演化 134
7.4 高压气动脉冲造穴钻孔抽采效果模拟 137
7.4.1 造穴钻孔周围煤体瓦斯压力分布 138
7.4.2 钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响 140
7.5 高压气动脉冲造穴卸压增透技术现场应用效果考察及示范 142
7.5.1 梁北煤矿概况 144
7.5.2 高压气动脉冲造穴效率考察 144
7.5.3 煤层瓦斯抽采效果对比分析 147
7.5.4 煤巷掘进期间瓦斯参数测定 150
7.6 本章小结 152
参考文献 153
第8章 煤层冲爆协同技术增透机理与数值模拟分析 155
8.1 冲爆协同技术增透机理 155
8.1.1 煤与瓦斯突出的能量来源 155
8.1.2 煤层冲孔卸压增透技术与原理 155
8.1.3 冲孔钻孔应力分布特征 156
8.1.4 冲爆协同增透强化瓦斯抽采机理分析 161
8.2 煤层可控定向聚能爆破技术 162
8.2.1 聚能管的聚能作用 162
8.2.2 煤体裂隙的扩展机制 163
8.2.3 控制孔的作用机理 164
8.3 冲爆协同增透数值模拟 165
8.3.1 ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法 166
8.3.2 数值模型建立 169
8.3.3 数值模拟结果与分析 175
8.4 本章小结 188
参考文献 189
第9章 能量单元切割理论与煤矿瓦斯防治工程示范 192
9.1 薛湖煤矿冲爆协同增透技术现场试验与工艺优化 192
9.1.1 冲爆协同增透技术初次试验 192
9.1.2 可控定向聚能爆破技术工艺优化 197
9.1.3 冲爆协同增透技术二次试验 201
9.1.4 薛湖煤矿可控定向聚能爆破技术影响范围 204
9.2 薛湖煤矿冲爆协同增透技术示范及应用效果 209
9.2.1 示范地点概况 209
9.2.2 技术应用方案与参数设计 211
9.2.3 瓦斯抽采效果 212
9.2.4 煤巷掘进情况 215
9.3 陈四楼煤矿冲爆协同增透技术现场试验 216
9.3.1 冲爆协同增透技术示范地点概况 216
9.3.2 冲孔现场应用与效果考察 220
9.3.3 冲爆协同增透技术效果 223
9.3.4 双根聚能管爆破与影响半径 229
9.3.5 瓦斯抽采影响范围 232
9.4 陈四楼煤矿冲爆协同增透技术示范及应用效果 233
9.4.1 爆破孔设计及参数 233
9.4.2 瓦斯抽采效果 235
9.5 冲爆协同增透技术适宜性评价 237
9.6 本章小结 237
参考文献 239