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第一章 煤矿瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术 1

第一节 国内外技术发展现状 1

一、瓦斯含量预测方法 1

二、瓦斯涌出量预测方法 1

三、煤与瓦斯突出区域预测方法 2

第二节 以瓦斯地质理论为基础的瓦斯赋存规律分析 3

一、多源瓦斯含量数据融合分析方法 3

二、煤层瓦斯含量的地质要素分析和预测 5

三、瓦斯含量多变量预测模型 6

第三节 瓦斯涌出量预测方法 7

一、不同预测方法的分析 7

二、分源预测法和瓦斯地质数学模型法的技术融合 8

三、变量取值和筛选方法 9

第四节 突出区域预测的瓦斯地质方法 10

一、煤与瓦斯突出区域的预测方法和指标分析 10

二、多尺度突出区域预测的瓦斯地质方法技术集成 11

三、构造煤厚度指标临界值的确定方法 12

四、瓦斯含量指标临界值的确定 12

第五节 瓦斯地质编图和可视化预测系统 13

一、矿井基础图件数字化表达和瓦斯地质信息库建立 13

二、数字化瓦斯地质编图系统的设计和实现 14

三、瓦斯含量可视化预测 17

第六节 瓦斯灾害危险区预测技术的示范应用 18

一、试验矿区地质构造特征 18

二、试验矿区煤与瓦斯动力现象的规律 20

三、多源瓦斯融合分析及含量预测技术应用 22

四、瓦斯涌出的地质因素分析和预测模型 32

五、试验矿区突出区域预测的方法和指标 35

第七节 小结 42

一、多源瓦斯地质信息融合的瓦斯赋存规律研究方法 42

二、以瓦斯地质数学模型法为基础的瓦斯涌出量预测技术 42

三、多尺度突出区域预测的瓦斯地质方法和指标 43

四、突出区域预测的瓦斯地质方法示范应用 43

五、多尺度瓦斯地质编图方法和可视化预测系统 43

第二章 煤与瓦斯突出预测预报技术 45

第一节 国内外技术发展现状 45

一、静态（钻孔）指标法 45

二、动态（连续）指标法 45

第二节 煤与瓦斯突出的日常预测预报技术 46

一、WT—05型瓦斯解吸规律测定仪 46

二、试验矿井突出预测敏感指标和临界值研究 48

第三节 基于电磁辐射原理的煤与瓦斯突出预测技术 55

一、煤岩电磁辐射特征规律 55

二、电磁辐射监测预警准则 56

三、电磁辐射监测预警技术的完善研究 60

四、现场应用考察 65

第四节 基于声发射和瓦斯涌出动态的突出预测技术 75

一、受载煤岩体声发射规律 75

二、声发射信号特征参数 76

三、声发射在波导器内传播规律的数值模拟 78

四、波导器声发射传播规律的实验室研究 83

五、声发射传感器安装工艺研究 84

六、声发射监测煤与瓦斯突出现场试验 92

第五节 小结 95

一、常规静态指标预测预报技术 95

二、动态连续指标预测预报技术 96

第三章 防爆型探地雷达井下探测技术 97

第一节 国内外技术发展现状 97

第二节 探地雷达探测技术理论基础 98

一、基本原理 98

二、雷达波在介质中的传播特性 99

三、雷达波在不同介质界面的反射特性和距离定位 99

四、探地雷达探测煤矿井下地质构造的可行性 100

五、煤岩地层的雷达波传播理论模型 101

第三节 防爆型探地雷达天线研究 105

一、防爆型探地雷达天线研究 105

二、防爆型探地雷达天线测试分析 106

第四节 KJH—D防爆型探地雷达工作方法研究 109

一、防爆型探地雷达天线的工作方式 109

二、防爆型探地雷达测线布置方式 109

三、天线频率的选择 110

四、防爆型探地雷达的工作要点 110

第五节 防爆型探地雷达数据处理方法 110

一、增益处理 110

二、滤波处理 113

第六节 针对煤岩地层的井下雷达正演模型 114

一、电磁波波场传播正演数字模拟 114

二、高频电磁波模型试验 115

第七节 防爆型探地雷达现场应用考察 119

一、淮南矿区现场应用考察 119

二、松藻矿区现场应用考察 122

第八节 小结 124

第四章 煤层瓦斯压力测定技术 126

第一节 国内外技术发展现状 126

一、煤层瓦斯压力间接测定方法 126

二、煤层瓦斯压力直接测定方法 127

三、存在的问题 131

第二节 测压仪端头密封装置的改进和完善 132

一、可变形弹性胶圈密封件的改进 132

二、聚氨酯胶囊端头密封装置的研制 135

三、布袋式软胶囊端头封孔装置的研制 136

四、钢丝硬胶囊端头封孔装置的改进 137

第三节 瓦斯测压仪机械结构优化 138

一、胶囊结构参数的改进 138

二、测压仪瓦斯进气端头的结构设计 138

三、前后胶囊连接方式优化 139

四、测压仪接头的结构设计 140

第四节 自动充气补偿控制压力阀 141

第五节 瓦斯压力测定数据采集、显示和分析集成系统 142

一、信息集成体系的结构和功能 142

二、瓦斯压力数字信息集成硬件设计 143

三、瓦斯压力数字仪软件开发 144

第六节 三相泡沫密封液研究 145

一、发泡剂及其浓度选择 145

二、稳泡剂及其浓度选择 148

三、固相填充物的选择和配比实验 151

四、三相泡沫裂隙封堵性能实验 152

第七节 煤层瓦斯压力测定技术现场试验考察 155

一、晋城煤业集团成庄矿瓦斯压力测定试验 155

二、铜川矿务局示范矿井瓦斯压力测定试验 159

第八节 小结 162

第五章 井下瓦斯抽放钻孔施工技术和装备 164

第一节 国内外技术发展现状 164

一、水平定向长钻孔施工技术和装备 164

二、松软突出煤层抽放钻孔施工技术和装备 165

第二节 煤矿井下定向长钻孔施工钻具 166

一、高强度轻型钻杆 166

二、稳定组合钻具定向钻进技术 168

第三节 多点即时测斜仪 174

一、基本原理和数值计算方程 174

二、钻孔测量系统 181

第四节 煤矿井下定向长钻孔施工技术现场试验 183

一、七台河矿业精煤（集团）有限责任公司新兴煤矿现场试验 183

二、晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿现场试验 187

三、测斜仪实地试验 194

第五节 松软突出煤层顺层长钻孔施工技术 196

一、松软煤层顺层钻孔施工的技术难点分析 196

二、提高松软突出煤层成孔长度的技术途径 196

三、松软突出煤层螺旋钻进风力排渣成孔施工工艺 197

四、风力排渣效果和成孔深度的合理参数 201

第六节 松软突出煤层顺层钻孔钻具 205

一、螺旋钻机具参数 205

二、螺旋钻杆耐磨材料 207

三、插接式密封型螺旋钻杆 208

四、增加钻杆疲劳寿命的钻杆接头设计 210

第七节 松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻机 211

一、钻机主要技术参数 211

二、钻机总体设计方案 212

三、样机加工 214

第八节 钻孔施工除尘技术 214

一、除尘器整体方案设计和优化 214

二、除尘器主要技术参数 218

三、除尘器性能考察 219

第九节 松软突出煤层螺旋钻进施工技术现场应用 219

一、试验地点概况 220

二、钻机现场试验情况 220

三、试验结果分析 222

第十节 小结 223

第六章 煤层群保护层开采和瓦斯强化抽放技术及应用 225

第一节 国内外技术发展现状 225

一、保护层开采的基本原理 225

二、煤层群保护层开采强化瓦斯抽放技术 225

三、松软低透气性煤层强化瓦斯抽放技术 227

第二节 极薄保护层开采及卸压瓦斯抽放试验 228

一、保护层的选择 228

二、极薄保护煤层的开采试验设备研制 228

三、试验地点概况 229

四、保护层工作面瓦斯治理试验方法 229

五、被保护层工作面卸压瓦斯抽放试验方法 230

第三节 极薄保护层开采强化抽放效果考察 234

一、被保护层效果考察方案 234

二、保护层工作面开采情况 236

三、被保护层的卸压瓦斯抽放效果分析 237

四、被保护层工作面消除突出危险性认证 249

第四节 极薄保护层开采和卸压瓦斯抽放方案优化 249

一、极薄煤层无人工作面开采方案 249

二、被保护层工作面卸压瓦斯抽放方案优化 251

第五节 煤层群保护层开采及强化瓦斯抽放技术系统集成 252

一、保护层开采和卸压瓦斯强化抽放方案设计 252

二、瓦斯抽放方法 253

第六节 深孔控制预裂爆破基本原理 260

一、爆炸应力波及控制孔的作用 260

二、爆生气体作用和裂隙形成 261

三、瓦斯压力的作用 261

第七节 深孔预裂控制爆破专用装备改进和钻孔布置参数 261

一、深孔预裂控制爆破专用装备改进 261

二、钻孔布置参数选择 262

第八节 深孔预裂控制爆破技术现场应用考察 263

一、现场应用简况 263

二、应用考察 264

第九节 小结 269

第七章 煤矿安全生产监控关键技术 270

第一节 国内外技术发展现状 270

第二节 高稳定性载体催化甲烷传感器 271

一、甲烷载体催化敏感元件性能的提高 271

二、高稳定性载体催化甲烷传感器 274

三、甲烷传感器整机性能试验 279

第三节 煤矿安全生产数字化实时监测与监管决策系统 280

一、监测监管决策系统的网络结构 280

二、软件系统组成 281

第四节 CWebGIS网络地理信息系统平台 282

一、WebGIS概述 282

二、CWebGIS主要功能 282

第五节 煤矿安全生产实时监测与监管决策系统 283

一、联网数据源获取子系统 283

二、井下区域安全测控单元间网络式互联互控关联子系统 283

三、区域断电远程实时自动跟踪定位监测监管子系统 284

四、CWebGIS网络通风监测管理子系统 285

五、煤矿安全状态实时监测监管子系统 286

六、瓦斯抽放、通风、人员一体化监测子系统 286

第六节 小结 287

参考文献 288