●1引言
1.1研究目的和意義
1.2國內外研究現狀
1.2.1煤層及瓦斯賦存特征研究現狀
1.2.2煤岩損傷及裂隙演化研究現狀
1.2.3瓦斯吸附-解吸-滲流特性影響因素研究現狀
1.2.4煤的滲透率模型及流固耦合模型研究現狀
1.2.5煤層瓦斯抽采數值模擬研究現狀
1.3主要研究內容及技術路線
1.3.1主要研究內容
1.3.2研究技術路線
1.3.3創新之處
2實驗繫統搭建及前期準備
2.1低場核磁共振實驗繫統
2.1.1低場核磁共振理論概述
2.1.2實驗繫統和參數設置
2.1.3譜面積換算模型的搭建
2.2單軸壓縮力學特性和聲發射特征實驗繫統
2.3煤岩三軸吸附-解吸-滲流實驗繫統
2.4煤樣制備
2.4.1煤樣的采集及制作
2.4.2煤樣的工業參數分析
2.5本章小結
3高階煤的微觀孔隙結構及力學特性和聲發射實驗研究
3.1高階煤微觀結構掃描電鏡測試
3.2高階煤微觀結構定量分析
3.2.1高階煤的微觀結構壓汞實驗
3.2.2高階煤的微觀結構低溫液氮實驗
3.2.3高階煤的微觀結構低場核磁共振實驗
3.3各向異性高階煤力學特性及聲發射特征實驗研究
3.3.1實驗步驟
3.3.2實驗結果分析
3.4本章小結
4各向異性高階煤瓦斯吸附的低場核磁共振實驗研究
4.1實驗方案
4.2各向異性高階煤的瓦斯吸附量隨時間的變化規律
4.3圍壓對各向異性高階煤瓦斯吸附的影響研究
4.4各向異性高階煤在不同圍壓下吸附峰遊離峰變化規律
4.5本章小結
5各向異性高階煤瓦斯滲流實驗研究
5.1實驗原理與方法
5.2實驗方案
5.3各向異性高階煤瓦斯滲流實驗
5.3.1各向異性高階煤在力學路徑1下滲透率的演化規律
5.3.2各向異性高階煤在力學路徑2下滲透率的演化規律
5.4各向異性高階煤滲透率演化差異分析
5.5本章小結
6各向異性煤岩的滲透率演化模型及流固耦合模型
6.1模型的簡化與假設
6.2煤層裂隙孔隙率模型
6.3煤層各向異性滲透率演化模型
6.4煤岩體變形場控制方程
6.4.1應力平衡方程
6.4.2幾何方程
6.4.3本構方程
6.5煤岩瓦斯滲流場控制方程
6.5.1連續性方程
6.5.2氣體狀態方程
6.5.3煤層瓦斯含量方程
6.6瓦斯抽采鑽孔周圍煤體的流固耦合模型
6.7本章小結
7各向異性煤岩瓦斯抽采的數值模擬及模型驗證
7.1多物理場數值模擬軟件介紹
7.2模型驗證及結果分析
7.3計算模型及參數確定
7.3.1幾何模型及相關物性參數
7.3.2初始條件及邊界條件
7.4考慮各向異性流固耦合模型數值研究及結果分析
7.4.1工程參數優化研究
7.4.2煤體物性參數對各向異性模型瓦斯抽采影響研究
7.4.3鑽孔方位角對各向異性模型瓦斯抽采影響研究
7.5瓦斯壓力敏感性分析
7.5.1工程參數對各向異性模型瓦斯抽采敏感性分析
7.5.2煤體物性參數對各向異性模型瓦斯抽采敏感性分析
7.5.3鑽孔方位角對各向異性模型瓦斯抽采敏感性分析
7.6滲透率各向異性順層多鑽孔瓦斯抽采優化模擬研究
7.6.1不同層理瓦斯壓力變化模擬結果分析
7.6.2不同鑽孔間距優化模擬研究
7.7本章小結
參考文獻

本書針對中馬村礦各向異性高階煤孔裂隙結構及瓦斯吸附解吸滲流耦合機理開展研究，采用理論分析、實驗研究、模型構建、數值模擬相結合的研究方法，通過掃描電鏡、壓采測試、低溫液氮吸附以及低場核磁共振技術定性/定量分析煤樣的微觀孔隙結構特征，開展各向異性高階煤的單軸壓縮及聲發射破壞特性實驗，利用低場核磁共振繫統開展各向異性高階煤在不同圍壓下瓦斯吸附規律實驗，利用煤岩三軸吸附－解吸－滲流實驗繫統開展各向異性高階煤在不同力學路徑條件下瓦斯滲流特性實驗，建立考慮各向異性、有效應力、瓦斯壓力壓縮、吸附膨脹和Klinkenberg(克林肯貝格）效應影響的各向異性煤岩滲透率演化模型及流固耦合模型，並進行本煤層順層鑽孔瓦斯抽采的數值模擬研究，研究成果對優化瓦斯抽采設計具有重要的指導意義。本書可供安全工程及相關專業的科研和工程技術人員參考。