深部矿井复合型煤岩瓦斯动力灾害防治理论与技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

第2章 试验研究矿区与矿井概况 5

2.1抚顺矿区概况 5

2.1.1矿区地理位置 5

2.1.2煤田地质 5

2.1.3煤层 7

2.1.4开采简史 7

2.1.5采煤方法演变 9

2.1.6开采衍生的主要工程灾害 9

2.1.7煤层瓦斯抽放 13

2.1.8矿井瓦斯利用 14

2.1.9采矿地球物理科学观测系统 14

2.2老虎台矿井概况 19

2.2.1矿井位置与范围 19

2.2.2煤炭生产沿革 19

2.2.3开采煤层及煤质 20

2.2.4矿山灾害防治体系 20

第3章 孕育和发生复合型动力灾害的基本环境及条件 27

3.1地质构造及应力场 27

3.1.1区域地质构造及地应力场 27

3.1.2抚顺煤田暨老虎台井田主要地质构造及应力场 30

3.2区域现今构造应力场活动性及其对抚顺煤田局部应力场的调制作用 36

3.2.1东北区域现今构造应力场活动性 36

3.2.2辽东梨形地质单元的现今构造应力场活动性 37

3.2.3辽东梨形地质单元内现今构造应力场对抚顺煤田的作用 38

3.2.4东北区域现今构造应力场对抚顺煤田应力场的调制作用 38

3.2.5现今构造运动对抚顺煤田停采矿井的调制作用 40

3.2.6抚顺煤田孕育发生矿震的动力来源 42

3.3地壳介质 42

3.3.1辽东梨形地质单元 42

3.3.2老虎台井田地层及岩石力学基本性质 43

3.4瓦斯赋存与矿井瓦斯涌出规律 47

3.4.1煤层瓦斯生成 47

3.4.2瓦斯赋存 52

3.4.3瓦斯涌出一般规律及影响因素 58

3.4.4综放开采瓦斯涌出特征 60

3.4.5瓦斯梯度 64

3.4.6瓦斯压力 73

3.5瓦斯地质 75

3.5.1煤系地层形成的地质条件 75

3.5.2构造煤 75

3.5.3地质构造对瓦斯赋存的控制 76

3.5.4构造带瓦斯赋存规律 77

3.5.5顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响 79

3.5.6煤层上覆岩层厚度对瓦斯赋存的影响 79

3.6水文地质 80

3.6.1主要含、隔水层 80

3.6.2地表水 81

3.6.3井下自然涌水 82

3.7矿井开拓部署与采煤方法 82

3.7.1矿井开拓部署 82

3.7.2采煤方法 83

3.8小结 85

第4章 深井煤矿动力灾害间的复合作用 87

4.1强矿震和冲击地压与瓦斯的复合作用 87

4.1.1震源定位观察到的矿震与瓦斯的复合作用 88

4.1.2远场矿震和冲击地压与瓦斯复合作用的现场调查 88

4.1.3瓦斯连续监测与矿震和冲击地压对比分析 90

4.1.4架间取样瓦斯浓度与冲击地压（矿震）对比分析 91

4.1.5冲击地压复合的瓦斯爆炸 93

4.2强矿震与冲击地压的复合作用 93

4.3强矿震和冲击地压复合的次生粉尘灾害 94

4.4透水灾害复合的次生瓦斯灾害 94

4.5甚远场强烈地震能量的复合作用 95

4.6小结 96

第5章 开采动力响应的特征深度及工程意义 98

5.1冲击地压发生的初始深度 98

5.2顶板破裂上限临界深度 101

5.3底板破裂下限临界影响深度 104

5.4强矿震和冲击地压与瓦斯复合作用的特征深度 105

5.5深部开采临界深度的定量判定方法及复合型灾害主因 106

5.5.1采动岩体“视本构关系”及其反映出的岩体力学行为 106

5.5.2岩体破裂的分形几何学特征及其反映出的岩石力学行为 108

5.5.3冲击地压和矿震与瓦斯复合型动力现象的显著临界深度 109

5.5.4老虎台井田深部开采临界深度的定量认识和复合型灾害主因 110

5.6小结 111

第6章 井田尺度采动应力释放规律及工程应用 114

6.1关于岩体破裂源力学机制 114

6.2矿震震源机制研究方法 115

6.3区域地震震源机制特征及现今构造应力场反演 116

6.3.1区域强地震震源机制解 116

6.3.2区域小震综合断层面解 118

6.3.3区域现今构造应力场反演 120

6.4老虎台井田矿震震源机制解 121

6.4.1强矿震震源机制总体特征 122

6.4.2矿震的强制逆冲震源机制 132

6.4.3矿震震源机制解的工程应用 143

6.5小结 144

第7章 煤岩瓦斯复合型动力灾害的力学机制 145

7.1发生复合型煤与瓦斯动力灾害的基本条件 145

7.1.1瓦斯内能条件 145

7.1.2外部流入动力条件 148

7.1.3初始发生的岩体本构关系条件 150

7.2冲击地压和煤与瓦斯突出相互作用复合型灾害的成灾模式 151

7.2.1煤层超载闭气-内裂-瓦斯解吸与冲击动力复合破裂模式 151

7.2.2近场冲击震动诱导煤与瓦斯系统崩溃模式 156

7.2.3开挖卸荷下储气构造爆裂模式 156

7.2.4冲击震动作用下疏通采空区瓦斯溢出通道模式 157

7.2.5含瓦斯煤岩大规模非冲击震动破裂模式 157

7.3复合型煤岩瓦斯动力灾害的类型 157

7.3.1顶、底煤冲击复合型煤与瓦斯动力灾害 157

7.3.2近场冲击震动复合型煤与瓦斯动力灾害 158

7.3.3储气构造卸荷爆裂复合型煤与瓦斯动力灾害 158

7.3.4远场强矿震诱发复合型冲击地压和煤与瓦斯动力灾害 158

7.3.5含瓦斯煤岩非冲击震动破裂复合型煤与瓦斯动力灾害 158

7.3.6远场地震诱发复合型强矿震和冲击地压灾害 158

7.4小结 159

第8章 透水及次生瓦斯灾害的成因机理分析 161

8.1成灾工作面与微地震观测设备概况 161

8.2 “3.10”透水事故的主要疑点 162

8.3透水过程井田地球物理场的观测与分析 163

8.3.1矿震时域分布指示的透水灾害过程 163

8.3.2弹性波震动卓越频率异常指示的透水灾害成灾过程 164

8.3.3矿震弹性波波形异常指示的透水灾害成灾过程 165

8.3.4矿震弹性波速度异常指示的透水灾害成灾过程 167

8.3.5矿震弹性波振幅异常指示的透水灾害成灾过程 168

8.3.6综合矿井地球物理信息指示的透水灾害成灾过程 169

8.4透水水源构成的同位素测试分析 169

8.5成灾增量水体的形成及渗入条件 171

8.6透水灾害复合的瓦斯异常涌出 172

8.7透水及复合瓦斯灾害的成灾过程及成因机理 173

8.8小结 173

第9章 复合型煤岩瓦斯动力灾害危险性评价预测及防治 175

9.1采动岩体弹性能释放总体趋势评价技术 175

9.1.1考虑地应力强度效应的G-R自相似关系法 175

9.1.2采动岩体弹性能释放的数学模型法 177

9.1.3采动岩体弹性能释放总体趋势评价结果 187

9.2强矿震短期危险性预测技术 188

9.2.1岩体破裂弹性波传播速度比（Vp/Vs）预测方法 189

9.2.2岩体破裂质点振动振幅比（As/Ap）预测方法 193

9.2.3基于岩体加卸载响应原理的预测方法 195

9.2.4强矿震短期危险性预测技术的结论与讨论 201

9.3深部采空区不明水体蓄积成灾的预警技术思路 203

9.4复合型煤岩瓦斯动力灾害危险性判定 204

9.4.1区域危险性评价与预测指标体系 204

9.4.2局部危险性预测指标体系 206

9.5小结 207

第10章 复合型煤岩瓦斯动力灾害防治技术 209

10.1复合型煤岩瓦斯动力灾害防治的能量理论 209

10.1.1统一的灾害发生能量理论假说 209

10.1.2统一的灾害能量积累和释放因果关系 210

10.1.3统一的能量积累和释放的材料与应力相互作用机制 210

10.2基于能量理论的防治技术途径 210

10.3复合型煤岩瓦斯动力灾害综合一体化防治 211

10.3.1区域防治 211

10.3.2局部防治 217

10.3.3预测效检与预警 236

10.3.4防治效果 239

10.4小结 245

第11章 老虎台井田复合型煤岩瓦斯动力灾害防治的总体认识 247

参考文献 254