構造煤瓦斯突出一直是河南省“三軟”礦區(qū)多年面臨的嚴重地質災害。作者運用工程地質學、彈塑性力學、斷裂力學、流體力學以及巖石試驗和計算機數(shù)值模擬等理論與方法，對開放式構造條件下煤與瓦斯突出的成因、時空規(guī)律及驅動因素展開了系統(tǒng)深入研究。闡明了區(qū)內(nèi)構造煤與構造巖頂板的變形特征；確立了區(qū)內(nèi)瓦斯生成條件的構造控制模式；揭示了斷層帶煤（巖）與瓦斯突出的方式與力學驅動機制；建立了“三軟”礦區(qū)瓦斯地質災害預測模型。以軟煤塑性軟化性能與流變性能的耦合變形特征為切入點，著重研究回采工作面煤體破裂、瓦斯運移及二者相互作用的時程效應。此外，對低滲條件下構造煤瓦斯的壓裂抽采與平頂山薄層狀鹽穴儲氣庫圍巖穩(wěn)定性進行了初步討論。
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目錄
前言
緒論 1
第一節(jié) “三軟”礦區(qū)瓦斯突出的驅動機制 1
第二節(jié) “三軟”礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用 4
第三節(jié) 地下鹽穴儲氣庫的工程地質條件分析 5
第一章 “三軟”礦區(qū)瓦斯突出的驅動作用 7
第一節(jié) 瓦斯生成的構造驅動模式 8
一、地質背景 8
二、測試結果與分析 10
第二節(jié) 瓦斯突出的力學驅動特征 17
一、裂隙彈塑性變形特征 18
二、地質背景 20
三、斷層帶瓦斯運移特征 22
第三節(jié) 瓦斯突出的動力驅動效應 28
一、斷層瓦斯突出的沖擊波特征 29
二、瓦斯突出的波動特征 31
三、沖擊波對巷道圍巖的動力效應 33
第二章 “三軟”礦區(qū)瓦斯突出的時間效應 40
第一節(jié) 瓦斯延期突出的研究概況 40
一、瓦斯延期突出研究意義 40
二、瓦斯延期突出研究進展 41
第二節(jié) 基于蠕變試驗的圍巖本構模型 43
一、巖石的流變模型 44
二、巖體流變模型辨識 52
第三節(jié) 延期突出的時間分析模型 54
一、蠕變失穩(wěn)對延期突出的影響 54
二、卸壓區(qū)演化對延期突出的影響 62
三、延期突出的滯后時間預測 64
四、結論 65
第三章 “三軟”礦區(qū)瓦斯突出的防護巖柱 66
第一節(jié) 斷裂帶瓦斯突出的驅動方式 66
一、裂隙的應力狀態(tài) 66
二、裂隙的破裂過程 70
第二節(jié) 基于斷裂理論的巖柱安全厚度計算模型 73
一、巖體中的有效應力 74
二、巖體中的裂隙變形 77
三、安全厚度算例 80
第三節(jié) 基于流變理論的巖柱安全厚度計算模型 80
一、含煤巖系的蠕變試驗 81
二、含煤巖系的蠕變模型 83
三、巖柱安全厚度計算 88
第四節(jié) 斷裂帶防突巖柱的安全設置 90
一、巖柱突出的破壞方式 90
二、巖石與瓦斯突出危險性預測 91
三、巖石與瓦斯突出防治 94
第四章 “三軟”礦區(qū)低滲煤層氣抽采技術 102
第一節(jié) “三軟”礦區(qū)煤層氣的賦存特征 102
一、研究靶區(qū)的選擇 102
二、焦作礦區(qū)瓦斯地質背景 104
三、鄭州礦區(qū)瓦斯地質背景 107
第二節(jié) 構造煤起裂壓力計算模型 108
一、射眼垂直井起裂壓力 108
二、射眼水平井起裂壓力 112
三、實例應用 114
第三節(jié) 碎裂煤滲透計算模型 116
一、壓裂模型 116
二、滲透模型 118
第四節(jié) 碎粉煤壓裂參數(shù)數(shù)值分析 123
一、氣源巖變形特征 123
二、瓦斯抽放數(shù)值分析 127
第五節(jié) 基于PKN分析的壓裂時間計算模型 135
一、垂直井延伸壓力模型 136
二、垂直井壓裂時間模型 138
第五章 地下鹽穴儲氣庫圍巖穩(wěn)定性分析 142
第一節(jié) 互層狀鹽巖的蠕變試驗 144
一、地質背景 144
二、蠕變試驗過程 146
三、蠕變試驗結果 147
四、蠕變試驗模型 152
第二節(jié) 地下溶腔形態(tài)三維探測 153
一、CSAMT地下溶腔探測方法 155
二、CYT地下溶腔探測方法 158
第三節(jié) 地下溶腔變形數(shù)值分析 161
一、鹽巖試驗參數(shù) 161
二、溶腔縮減的數(shù)值模擬 164
第四節(jié) 儲氣庫地面沉降的數(shù)值分析 168
一、生長曲線法 169
二、數(shù)值計算法 173
參考文獻 183
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