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前言

第1章 緒論

1.1 引子

1.2 開(kāi)采煤層氣的實(shí)際意義

1.2.1 煤層氣對(duì)礦井的危害

1.2.2 排放煤層氣對(duì)環(huán)境的影響

1.2.3 煤層氣的能源價(jià)值

1.3 開(kāi)采煤層氣存在的技術(shù)困境

1.3.1 開(kāi)采煤層氣面臨的主要困難

1.3.2 煤層氣與石油天然氣開(kāi)采理論與技術(shù)的異同

1.4 煤層中的耦合運(yùn)動(dòng)理論研究現(xiàn)狀分析

1.4.1 概述

1.4.2 煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)與孔隙結(jié)構(gòu)

1.4.3 煤的吸附擴(kuò)散性能

1.4.4 煤層孔隙結(jié)構(gòu)模型分類

1.4.5 孔隙裂隙二重介質(zhì)模型

1.4.6 擴(kuò)散理論

1.4.7 滲流理論

1.4.8 孔隙裂隙二重介質(zhì)的擴(kuò)散解吸與滲流理論

1.4.9 氣固耦合力學(xué)理論

1.5 本書研究主要內(nèi)容和方法

第2章 耦合運(yùn)動(dòng)的物理數(shù)學(xué)模型

2.1 物理過(guò)程、基本假設(shè)和運(yùn)動(dòng)定律

2.2 孔隙裂隙煤層中的基本方程

2.2.1 煤層變形平衡方程

2.2.2 煤層變形幾何方程

2.2.3 孔隙系統(tǒng)中擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)連續(xù)方程

2.2.4 裂隙系統(tǒng)中滲流運(yùn)動(dòng)連續(xù)方程

2.3 孔隙裂隙煤層中的耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.3.1 煤層變形運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.3.2 孔隙系統(tǒng)中吸附狀態(tài)煤層氣擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)微分方程

2.3.3 裂隙系統(tǒng)中游離狀態(tài)煤層氣滲流運(yùn)動(dòng)微分方程

2.3.4 耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組的初始邊界條件與求解

2.4 均勻孔隙煤層中的耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.5 均勻裂隙煤層中的耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.6 非煤儲(chǔ)層中的耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.6.1 高低滲流與非煤儲(chǔ)層變形耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.6.2 滲流與非煤儲(chǔ)層變形耦合運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.6.3 煤層中與非煤儲(chǔ)層中的耦合運(yùn)動(dòng)的比較

2.7 煤層中無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)微分方程

2.7.1 耦合運(yùn)動(dòng)與無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)方程之間的關(guān)系

2.7.2 總應(yīng)力作用下的變形運(yùn)動(dòng)微分方程組

2.7.3 孔隙裂隙煤層中的擴(kuò)散滲流微分方程組

2.7.4 均勻孔隙煤層中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)微分方程

2.7.5 均勻裂隙煤層中的滲流運(yùn)動(dòng)微分方程

2.8 煤層中的耦合運(yùn)動(dòng)綜合分析

第3章 均勻孔隙介質(zhì)中的擴(kuò)散規(guī)律

3.1 均勻孔隙煤層中的擴(kuò)散微分方程分析解

3.1.1 一維穩(wěn)定擴(kuò)散

3.1.2 平面徑向穩(wěn)定擴(kuò)散

3.2 煤粒吸附煤層氣擴(kuò)散解吸過(guò)程

3.2.1 煤粒吸附煤層氣擴(kuò)散的物理數(shù)學(xué)模型

3.2.2 擴(kuò)散微分方程的邊界條件分析及求解

3.2.3 近似解及其應(yīng)用

3.3 擴(kuò)散解吸試驗(yàn)研究

3.3.1 煤樣采集與制備

3.3.2 試驗(yàn)裝置

3.3.3 試驗(yàn)原理

3.3.4 試驗(yàn)步驟

3.3.5 試驗(yàn)內(nèi)容

3.3.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

3.3.7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果

3.3.8 擴(kuò)散微分方程的試驗(yàn)解(內(nèi)質(zhì)量源的試驗(yàn)式)

3.3.9 理論和試驗(yàn)結(jié)果的分析討論

3.4 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)指標(biāo)

3.4.1 常見(jiàn)突出預(yù)測(cè)指標(biāo)

3.4.2 煤與瓦斯突出機(jī)理簡(jiǎn)析

3.4.3 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)新指標(biāo)探索

3.4.4 Bi預(yù)測(cè)指標(biāo)測(cè)試方法探討

3.4.5 突出預(yù)測(cè)指標(biāo)Bi計(jì)算實(shí)例和比較

3.5 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)應(yīng)用實(shí)例

3.5.1 沙曲煤礦及試驗(yàn)區(qū)概況

3.5.2 突出預(yù)測(cè)方法和工藝介紹

3.5.3 對(duì)《測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)》的分析

3.5.4 鉆屑解吸指標(biāo)K現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定及分析

3.5.5 鉆屑解吸指標(biāo)K試驗(yàn)室測(cè)定及分析

3.5.6 現(xiàn)場(chǎng)與試驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的比較

3.5.7 幾個(gè)重要結(jié)論

第4章 均勻裂隙介質(zhì)中的滲流規(guī)律

4.1 均勻裂隙煤層中的滲流物理數(shù)學(xué)模型

4.2 平行巷間煤柱中滲流微分方程近似分析解

4.2.1 滲流微分方程的近似分析解

4.2.2 對(duì)近似分析解的討論

4.2.3 近似分析解在掘進(jìn)巷道瓦斯涌出量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

4.3 二維滲流在移動(dòng)邊界條件的近似分析解

4.3.1 概述

4.3.2 工作面煤體瓦斯壓力分布規(guī)律

4.3.3 工作面煤體瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)

4.3.4 關(guān)于分析解的計(jì)算機(jī)模擬及討論

4.4 一維徑向滲流規(guī)律及應(yīng)用

4.4.1 概述

4.4.2 一維瓦斯徑向流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型

4.4.3 衡量煤層瓦斯抽放難易程度指標(biāo)的觀測(cè)

4.4.4 抽放鉆孔有效抽放半徑計(jì)算方法

第5章 煤體的吸附變形與有效應(yīng)力

5.1 概述

5.2 吸附變形與吸附熱力學(xué)參數(shù)的關(guān)系

5.2.1 孔隙的表面壓力

5.2.2 吸附膨脹模式及其計(jì)算

5.2.3 實(shí)例模擬計(jì)算

5.2.4 對(duì)吸附膨脹變形特性的分析討論

5.3 含吸附煤層氣煤的有效應(yīng)力

5.3.1 煤層的受力狀態(tài)分析

5.3.2 含吸附煤層氣煤層的有效應(yīng)力計(jì)算公式

5.3.3 有效應(yīng)力作用下煤體變形的理論值與實(shí)測(cè)值比較

5.3.4 對(duì)煤層有效應(yīng)力計(jì)算公式的分析

5.4 孔隙率和吸附變形之間的關(guān)系

5.4.1 內(nèi)向吸附應(yīng)變與外觀應(yīng)變

5.4.2 裂隙孔隙率與煤層變形之間的關(guān)系

5.5 滲透率與孔隙率之間的關(guān)系

5.6 關(guān)于吸附變形與有效應(yīng)力知識(shí)的要點(diǎn)

第6章 半耦合運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用

6.1 概述

6.2 孔隙裂隙煤層中的半耦合運(yùn)動(dòng)微分方程

6.2.1 三維變形條件下的三維擴(kuò)散滲流

6.2.2 一維應(yīng)變條件下的二維擴(kuò)散滲流

6.2.3 平面應(yīng)變條件下的一維擴(kuò)散滲流

6.3 均勻裂隙煤層中的半耦合運(yùn)動(dòng)微分方程

6.3.1 三維變形條件下的三維滲流

6.3.2 一維應(yīng)變條件下的二維滲流

6.3.3 平面應(yīng)變條件下的一維滲流

6.4 具有變形和擴(kuò)散解吸作用的滲流方程的應(yīng)用

6.4.1 提高煤層氣采收率的途徑

6.4.2 評(píng)價(jià)煤層氣資源的主要指標(biāo)

6.4.3 注入增產(chǎn)機(jī)理及影響壓裂效果的因素

第7章 多組分氣體運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用

7.1 注氣增產(chǎn)機(jī)理及效果分析

7.1.1 注氣增產(chǎn)機(jī)理分析

7.1.2 自然降壓開(kāi)采煤層氣的較大理論回收量和回收率

7.1.3 注氣開(kāi)采煤層氣的較大理論回收量和回收率

7.1.4 回收率的模擬計(jì)算

7.2 多組分流體擴(kuò)散滲流的物理數(shù)學(xué)模型

7.2.1 基本概念和假定

7.2.2 煤粒基質(zhì)孔隙系統(tǒng)吸附氣相擴(kuò)散解吸方程

7.2.3 煤層裂隙系統(tǒng)中的滲流方程

7.3 間歇注氣過(guò)程的微分方程及近似解

7.3.1 多組分流體擴(kuò)散滲流微分方程的簡(jiǎn)化

7.3.2 初始邊界條件

7.3.3 近似分析解的求解方法

參考文獻(xiàn)