第1章 张量数学简介 1
1.1 旨标法 1
1.1.1 正交坐标系的坐标变换 1
1.1.2 自由指标与哑指标 3
1.1.3 指标法的运算 5
1.1.4 方向余弦 7
1.2 张量的变换法则 8
1.2.1 标量、矢量、张量 8
1.2.2 二阶张量的运算法则 9
1.2.3 方向余弦张量、各向同性张量 11
1.2.4 商法则与缩并 12
1.3 二阶张量的主值与主轴 14
1.3.1 主值 14
1.3.2 主轴 16
1.4 高阶张量 19
1.4.1 置换符号 19
1.4.2 四阶各向同性张量 20
第2章 地下煤层气运移理论研究进展 21
2.1 煤层气渗流力学研究现状 23
2.1.1 线性煤层气流动理论 23
2.1.2 非线性煤层气流动理论 29
2.1.3 地物场效应的煤层气流动理论 31
2.1.4 多煤层系统煤层气越流理论 33
2.2 岩上多孔介质中地下水越流理论研究现状 34
2.3 拟定的研究内容及方法 36
第3章 含气煤体的有效应力及渗透系数的实验研究 37
3.1 引言 37
3.2 实验装置与试验方法 38
3.3 煤岩体基本力学性质参数测定 40
3.4 孔隙压力作用下煤体有效应力变化规律的实验研究 41
3.4.1 试验结果 41
3.4.2 结果分析 48
3.5 三轴压力作用下煤体渗透系数变化规律的实验研究 49
3.5.1 试验结果 49
3.5.2 结果分析 55
3.6 小结 57
第4章 煤层气渗流力学的基本规律及煤层气越流方程 58
4.1 引言 58
4.2 含气煤体介质的基本特征 59
4.3 煤层气运动方程 60
4.3.1 达西定律（Darcy sLaw） 60
4.3.2 菲克定律（Fick sLaw） 61
4.3.3 幂定律（PowerLaw） 61
4.3.4 渗透一扩散规律（D-FLaw） 61
4.4 煤层气流动的连续性力程 62
4.4.1 单层煤层气渗流的连续性方程 62
4.4.2 双层系统煤层气越流的连续性方程 62
4.4.3 多层系统煤层气越流的连续性方程 65
4.5 煤层内煤层气状态方程 66
4.6 煤层气含量方程 67
4.7 煤岩体的变形方程 68
4.8 小结 70
第5章 单一煤层煤层气渗流力学中若干问题的研究 71
5.1 引言 71
5.2 线性煤层气流动理论及应用的研究 72
5.2.1 煤层气流动模型的研究进展 72
5.2.2 均质煤层气流场分类及其解析解法 76
5.2.3 计算煤层透气系数的新方法 84
5.2.4 计算煤层气抽放参数的关系式 85
5.2.5 煤层气抽放钻孔的合理布置 87
5.3 非线性煤层气流动理论的研究 88
5.3.1 非线性煤层气流场的数学模型 88
5.3.2 非线性流场煤层气流动模型的数值分析 92
5.4 固气耦合的煤层气流动理论的研究 93
5.4.1 简述 93
5.4.2 固气耦合煤层气流动的新模型 94
5.5 小结 100
第6章 煤层气越流的固气耦合数学模型 101
6.1 引言 101
6.2 基本假设 102
6.3 双煤层系统煤层气越流的固气耦合模型 104
6.3.1 黏弹性介质煤层气越流的固气耦合模型 104
6.3.2 弹性介质煤层气越流的固气耦合模型 109
6.3.3 刚性介质煤层气越流模型 113
6.4 多煤层系统煤层气越流的固气耦合模型 114
6.4.1 基本假设 114
6.4.2 多煤层系统煤层气越流力程组 115
6.4.3 多煤层系统黏弹性介质煤层气越流的固气耦合模型 116
6.5 小结 118
第7章 固气耦合数学模型的数值解法 119
7.1 引言 119
7.2 SIP——有限差分的强隐式解法 119
7.2.1 概述 119
7.2.2 越流控制方程的离散 121
7.2.3 固体变形方程的离散 126
7.3 程序设计 127
7.3.1 概述 127
7.3.2 主程序设计 128
7.3.3 子程序设计 128
7.4 耦合模型小波数值解法的探讨 128
7.4.1 概述 128
7.4.2 耦合模型数值解法的小波分析法 132
7.5 小结 133
第8章 煤层气越流固气耦合理论的工程应用 135
8.1 引言 135
6.2 双层系统煤层气孔隙压力分布的数值模拟 135
8.2.1 工程概况 135
8.2.2 模型说明 137
8.2.3 计算机模拟 140
8.2.4 结果分析 140
8.3 保护层开采中有效保护范围的数值模拟 142
8.3.1 工程概况 142
8.3.2 模型说明 143
8.3.3 计算机模拟 145
8.3.4 结果分析 145
8.4 小结 148
第9章 煤层气越流场的可视化模拟 149
9.1 煤层气越流场数值分析结果的可视化 149
9.2 双煤层系统煤层气越流场的3-D数据场 150
9.3 均质煤层越流场孔隙压力分布的3-D立体图 152
9.4 均质煤层越流场孔隙压力分布的2-D等值线图 156
9.5 非均质煤层越流场孔隙压力分布的3-D立体图 159
9.6 非均质煤层越流场孔隙压力分布的2-D等值线图 168
9.7 小结 172
第10章 结论与展望 173
10.1 主要成果与结论 173
10.2 展望 175
附录A 177
附录B 180
附录C 186
参考文献 226
SUMMARY 239
后记 262