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目录 1

第一章 煤层瓦斯的来源 1

1.1 煤层瓦斯的生成 1

1.1.1 生物化学成煤时期瓦斯的生成 2

1.1.2 煤化变质作用时期瓦斯的生成 2

1.1.3 甲烷的基本性质 3

1.2 影响瓦斯生成的因素 4

1.2.1 煤岩组分 4

1.2.2 煤的变质程度及变质分带 4

第二章 煤层瓦斯的赋存 5

2.1 煤中瓦斯的赋存状态 5

2.2 煤的吸附理论及煤层瓦斯含量 6

2.2.1 煤的孔隙特征及其评价方式 6

2.2.2 煤体表面的吸附作用以及煤的吸附模型 10

2.2.3 煤的吸附性及其影响因素分析 11

2.2.4 煤对混合气体的吸附作用 12

2.2.5 煤层瓦斯含量及其计算方法 13

2.3 影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素 17

2.3.1 煤层的储气条件 17

2.3.2 区域地质构造 21

2.3.3 采矿工作 24

第三章 含瓦斯煤的物性参数研究 25

3.1 含瓦斯煤的物性参数及其研究方法 25

3.1.1 含瓦斯煤的力学特性研究方法 26

3.1.2 含瓦斯煤的渗透特性研究方法 28

3.1.3 含瓦斯煤的蠕变特性研究方法 29

3.2 含瓦斯煤的力学特性 30

3.2.1 含瓦斯煤的变形特性 30

3.2.2 煤吸附瓦斯后发生的应力变化特征 31

3.2.3 含瓦斯煤的强度特性 32

3.3.1 地应力对煤体透气性的影响 36

3.3 含瓦斯煤的渗透特性 36

3.3.2 吸附性对煤体透气性的影响 38

3.3.3 瓦斯压力对煤体透气性的影响 38

3.3.4 突出煤层与非突出煤层的渗透特性 39

3.4 含瓦斯煤的蠕变特性 41

3.4.1 含瓦斯煤的蠕变状态 41

3.4.2 含瓦斯煤的蠕变模型 41

3.4.3 采掘空间周围含瓦斯煤层的蠕变状态 43

3.4.4 煤与瓦斯突出前煤层的蠕变特性 44

第四章 煤层瓦斯运移的基本规律 47

4.1 多孔介质的特性及流体在其内的运移 47

4.1.1 多孔介质的基本特性 47

4.1.2 流体的性质 49

4.1.3 流体在多孔介质中运移的状态 52

4.2.1 流体在多孔介质中的质量守恒 53

4.2 流体在多孔介质中的流动方程 53

4.2.2 流体在多孔介质中的运动方程 54

4.3 瓦斯在煤层中运移的基本规律 55

4.3.1 瓦斯在煤层中运移的基本参数 56

4.3.2 瓦斯在煤层中的运移 59

4.4 瓦斯在煤层和围岩中的流动 61

4.4.1 开采煤层中的瓦斯流动 61

4.4.2 邻近层和围岩中的瓦斯流动 63

4.4.3 瓦斯在采空空间的涌出 65

4.5 煤层中瓦斯流动状态的分类 66

4.5.1 按流场的空间流向分类 66

4.5.2 按流场的稳定性分类 67

4.5.3 煤层中瓦斯压力的分布及其对瓦斯流场和突出的影响 67

第五章 瓦斯在煤层中的流动理论 69

5.1 研究瓦斯在煤层中流动的基本方法 69

5.2.1 瓦斯在煤层中的单向流动模型 71

5.2.2 瓦斯在均质煤层中的单向流动 71

5.2 瓦斯在煤层中的单向流动 71

5.2.3 瓦斯在实际煤层中的单向流动 78

5.3 瓦斯在煤层中的径向流动 82

5.3.1 瓦斯在煤层中的径向流动模型 82

5.3.2 瓦斯在均质煤层中的径向流动 82

5.3.3 瓦斯在实际煤层中的径向流动 86

5.4 瓦斯在煤层中的球向流动 86

5.4.1 瓦斯在煤层中的球向流动模型 86

5.4.2 瓦斯在均质煤层中的球向流动 86

5.4.3 瓦斯在实际煤层中的球向流动 90

5.5 计算机在煤层瓦斯流动计算中的应用 91

5.5.1 瓦斯流动中的相似准数的建立 91

5.5.2 煤层瓦斯流动方程的数值计算 93

5.5.3 煤层瓦斯流动方程的计算机计算 98

5.6 瓦斯在煤层中的扩散－渗透运动规律 122

5.6.1 瓦斯在煤层中扩散－渗透运动的状态 123

5.6.2 瓦斯在煤层中扩散－渗透流动时的数学模型 124

5.6.3 按扩散－渗透规律解算单向、径向流动的结果 126

第六章 钻孔密封段的密封机理及其分析 128

6.1 钻孔瓦斯泄漏模型 128

6.2 钻孔周边缝隙中流体流动方程的建立及其泄漏量的计算 129

6.2.1 钻孔周边缝隙中流体流动方程的建立 129

6.2.2 钻孔周边液体泄漏量的计算 129

6.2.3 影响钻孔周边液体泄漏量的因素及分析 130

6.2.4 钻孔密封段中密封液的径向渗漏及分析 131

6.3 三相泡沫流体密封技术 132

6.3.1 三相泡沫流体的组成及其封堵裂隙的性能 133

6.3.2 钻孔模拟封孔实验 134

6.3.3 现场封孔测试结果及分析 135

7.1 煤层瓦斯压力测定 137

7.1.1 煤层瓦斯压力测定的基本方法 137

第七章 煤层瓦斯流动的基本参数测定 137

7.1.2 胶圈（胶囊）－密封液封孔测定瓦斯压力技术 140

7.1.3 可变形胶圈－三相泡沫密封液封孔测定瓦斯压力技术 148

7.2 煤层透气系数测定及其计算方法 149

7.2.1 煤层透气系数的测定方法 150

7.2.2 单向流量法测定煤层透气系数 152

7.2.3 径向流量法测定煤层透气系数 153

7.2.4 球向流量法测定煤层透气系数 156

7.2.5 煤层透气系数测定方法的评价与分析 158

第八章 煤层瓦斯流动理论的应用 160

8.1 掘进巷道瓦斯涌出量 160

8.1.1 掘进巷道瓦斯涌出模型 160

8.1.2 掘进巷道瓦斯涌出量的计算 160

8.2 回采工作面的瓦斯涌出量 165

8.2.1 回采工作面瓦斯涌出模型 165

8.2.2 回采工作面瓦斯涌出量的计算 167

8.3 预测矿井瓦斯涌出量的瓦斯涌出特性系数法 171

8.4 钻孔抽放煤层瓦斯 172

8.4.1 钻孔抽放瓦斯量的计算 172

8.4.2 影响钻孔瓦斯流量的因素 173

8.4.3 钻孔抽放煤层瓦斯的效果评价及其分析 175

8.5 钻孔抽放煤层瓦斯的防突作用机理及其分析 178

8.5.1 影响煤与瓦斯突出的主要因素及其分析 178

8.5.2 钻孔抽放瓦斯对突出煤层有关参数的影响 180

8.5.3 钻孔抽放瓦斯防止突出的机理 182

8.6 水力压裂煤层抽放瓦斯的理论分析 182

8.6.1 我国水力压裂状况及其存在问题分析 182

8.6.2 瓦斯在煤层和砂层中的流动机理 184

8.6.3 瓦斯流动方程的数学模型 186

8.6.4 水力压裂效果分析 189

8.6.5 提高水力压裂效果的途径 191

主要符号说明 193

参考文献 195