矿业工程论文_煤体瓦斯卸压损伤致突机理及前兆

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ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 煤与瓦斯突出致灾机理方面

    1.2.2 煤与瓦斯突出前兆信息演化规律方面

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

1.5 创新点

第二章 卸压过程煤体瓦斯解吸-扩散特征

2.1 引言

2.2 煤体瓦斯解吸扩散机理

    2.2.1 煤的孔隙特征

    2.2.2 煤基质瓦斯扩散物理过程

2.3 煤粒瓦斯放散测定仪

    2.3.1 仪器结构与工作原理

    2.3.2 技术参数与操作方法

2.4 环境气压对煤体瓦斯解吸影响试验研究

    2.4.1 试验方案

    2.4.2 环境气压对煤体瓦斯扩散动力学影响

2.5 煤体损伤对瓦斯解吸影响试验研究

    2.5.1 试验方案

    2.5.2 煤体损伤对瓦斯解吸影响及机理分析

2.6 考虑环境气压和煤体损伤的瓦斯解吸模型

    2.6.1 模型形式确定

    2.6.2 模型中环境气压的引入

    2.6.3 模型中损伤变量的引入

2.7 小结

第三章 瓦斯卸压诱发煤体损伤劣化研究

3.1 引言

3.2 含瓦斯煤动静组合加载试验系统

    3.2.1 仪器结构

    3.2.2 关键技术

    3.2.3 仪器初步检查

    3.2.4 主要功能与技术参数

3.3 吸附煤体气体卸压试验

    3.3.1 试验方案

    3.3.2 试验步骤

    3.3.3 试验结果

3.4 气体卸压诱发煤体损伤演化规律及机理分析

3.5 考虑气体卸压过程的煤体损伤演化数学模型

    3.5.1 煤体损伤本构关系

    3.5.2 考虑外部加载与气体卸压的煤体损伤演化方程

3.6 小结

第四章 瓦斯卸压过程煤体有效应力突变规律与影响机制

4.1 引言

4.2 瓦斯卸压过程煤体有效应力变化规律试验研究

    4.2.1 试验原理

    4.2.2 试验方案

    4.2.3 试验仪器

    4.2.4 试验步骤

    4.2.5 试验结果

4.3 气体卸压对煤体有效应力影响及机制分析

    4.3.1 有效应力总体变化规律

    4.3.2 煤体损伤对有效应力突增量的影响

    4.3.3 气体吸附含量对有效应力突增量的影响

    4.3.4 气体压力对有效应力突增量的影响

    4.3.5 时间对有效应力突增量的影响

4.4 瓦斯卸压过程煤体有效应力数学模型

    4.4.1 含瓦斯煤有效应力模型研究现状

    4.4.2 考虑瓦斯卸压过程的含瓦斯煤有效应力数学模型

4.5 小结

第五章 含瓦斯煤体气固耦合动力学模型及瓦斯卸压致突数值模拟

5.1 引言

5.2 含瓦斯煤气固耦合动力学模型

    5.2.1 基本假设

    5.2.2 裂隙系统瓦斯流动控制方程

    5.2.3 煤体变形控制方程

    5.2.4 含瓦斯煤气固耦合动力学模型

5.3 瓦斯卸压致突数值模拟

    5.3.1 模拟算例

    5.3.2 COMSOL Multiphysics软件介绍

    5.3.3 模型建立

    5.3.4 数值计算结果及分析

5.4 小结

第六章 基于全过程相似模型试验的突出前兆信息演化规律研究

6.1 引言

6.2 突出预警指标体系搭建

6.3 低渗透性岩层相似材料研发

    6.3.1 研究目的

    6.3.2 原材料及成型工艺

    6.3.3 性质测试

    6.3.4 物理力学参数

    6.3.5 适用性分析

6.4 巷道掘进揭煤诱发煤与瓦斯突出模型试验

    6.4.1 试验原型及参数

    6.4.2 试验仪器

    6.4.3 试验模型搭建

    6.4.4 试验过程

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