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