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第1章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 研究现状评述2

1.2.1 煤与瓦斯突出机理研究进展2

1.2.2 煤层瓦斯赋存状态及其吸附解吸特性研究进展4

1.2.3 含瓦斯煤岩三轴压缩力学及破坏特性研究进展5

1.2.4 含瓦斯煤岩固气耦合渗流理论及试验研究进展7

1.2.5 含瓦斯煤岩剪切破断裂纹宏细观演化规律研究进展9

1.2.6 煤与瓦斯突出破坏失稳过程物理模拟试验研究进展11

1.3 主要研究内容及方法14

第2章 突出煤层孔裂隙结构特征及瓦斯赋存状态17

2.1 概述17

2.2 煤储层孔裂隙结构特征17

2.2.1 孔裂隙成因及分类17

2.2.2 煤孔隙特征22

2.2.3 煤裂隙结构的分形特征37

2.3 煤储层瓦斯赋存状态45

2.3.1 煤储层瓦斯赋存机理45

2.3.2 等温吸附试验及瓦斯吸附常数47

2.3.3 煤储层瓦斯源失稳分析51

2.4 本章小结54

第3章 含瓦斯煤岩破坏过程中热流固耦合力学作用机理56

3.1 概述56

3.2 含瓦斯煤岩热流固耦合三轴伺服渗流装置的研制56

3.2.1 研制思路及目的56

3.2.2 渗流装置的技术方案57

3.2.3 渗流装置的技术指标及优点63

3.2.4 试验操作方法65

3.3 煤样制备及试验内容66

3.3.1 煤样采集及制作66

3.3.2 试验内容67

3.4 多场耦合效应下含瓦斯煤岩力学特性68

3.4.1 围压对含瓦斯煤岩力学特性的影响68

3.4.2 瓦斯对含瓦斯煤岩力学特性的影响74

3.4.3 温度对含瓦斯煤岩力学特性的影响79

3.4.4 考虑热流固耦合效应的含瓦斯煤岩强度准则82

3.4.5 含瓦斯煤岩三轴压缩破坏过程中的能量分析89

3.5 含瓦斯煤岩破坏过程中的渗透特性90

3.5.1 煤岩三轴压缩破坏过程中瓦斯渗流规律90

3.5.2 热力耦合作用对煤岩瓦斯渗流的影响96

3.5.3 基质收缩效应对煤岩瓦斯渗流的影响101

3.5.4 考虑热流固耦合效应的煤储层渗透率计算模型106

3.6 本章小结109

第4章 含瓦斯煤岩剪切变形破坏过程及其损伤演化规律112

4.1 概述112

4.2 含瓦斯煤岩细观剪切试验装置的研制112

4.2.1 研制思路及目的112

4.2.2 剪切装置的技术方案113

4.2.3 剪切装置的技术指标及优点117

4.2.4 剪切实验操作方法118

4.3 含瓦斯煤岩剪切力学特性试验119

4.3.1 试件制作119

4.3.2 试验方法120

4.3.3 试验结果120

4.4 含瓦斯煤岩抗剪力学性能及其剪切破坏损伤演化过程123

4.4.1 含瓦斯煤岩抗剪力学性能123

4.4.2 含瓦斯煤岩剪切过程中细观裂纹演化分析133

4.4.3 含瓦斯煤岩剪切破坏力学机理141

4.5 含瓦斯煤岩剪切破坏损伤演化的分形特征145

4.6 本章小结151

第5章 煤与瓦斯突出失稳破坏过程物理模拟研究153

5.1 概述153

5.2 试验方法153

5.2.1 煤样的采集与成型153

5.2.2 试验装置简介154

5.2.3 试验方案156

5.2.4 试验步骤157

5.3 不同应力条件下煤与瓦斯突出过程模拟试验结果及分析159

5.3.1 突出前后煤样三轴剪切力学试验159

5.3.2 突出模拟试验结果及分析162

5.4 本章小结171

第6章 含瓦斯煤岩体稳定性判据及其应用172

6.1 概述172

6.2 含瓦斯煤岩体稳定性分析172

6.2.1 含瓦斯煤岩体破坏失稳力学作用过程172

6.2.2 含瓦斯煤岩体发生突出的强度判据174

6.2.3 含瓦斯煤岩体发生突出的能量判据174

6.3 工程应用实例175

6.3.1 矿区概述175

6.3.2 矿区地应力场分布的三维有限元数值计算177

6.3.3 矿区煤与瓦斯突出危险性区域划分190

6.4 本章小结195

参考文献197