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| 編輯推薦： |
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《煤体瓦斯运移理论及应用》可供从事煤矿安全、瓦斯灾害防治、瓦斯运移理论研究等领域的科技工作者、研究生、本科生等参考。
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| 內容簡介： |
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《煤体瓦斯运移理论及应用》是作者根据多年的研究总结而成，主要结合物理化学、渗流力学、热力学等多学科的理论，分析了煤体吸附瓦斯的微观机理、影响因素及过程；介绍了煤吸附瓦斯的实验系统、数据处理软件及吸附实验的过程和结果；研究了煤吸附瓦斯的表面自由能、等量吸附热及吸附势；分析了煤分子结构模型，利用Gaussian软件模拟了煤表面分子对甲烷分子的吸附及煤表面分子对多元混合瓦斯分子的相互作用；分析了瓦斯在煤体中的扩散模型，建立了煤层瓦斯解吸扩散过程的物理数学模型，实验研究了煤体瓦斯解吸扩散特征；实验研究了外加场对煤体瓦斯吸附解吸的影响，探讨了外加场对煤体瓦斯吸附解吸影响机理；实验研究了真三轴和假三轴作用下瓦斯在煤体中的渗流规律，建立了考虑吸附作用的煤体瓦斯固流耦合理论；分析了瓦斯抽放的制约因素和瓦斯运移的自主通道和人工通道强化方法。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章 绪论1
1.1 煤矿瓦斯灾害现状1
1.2 煤体瓦斯吸附解吸扩散理论和实验研究现状3
1.2.1 煤体瓦斯吸附解吸扩散实验研究现状3
1.2.2 煤体瓦斯吸附理论研究现状7
1.2.3 煤体瓦斯解吸扩散理论研究现状11
1.2.4 煤对多元气体的吸附研究现状14
1.3 煤体瓦斯渗流理论和实验研究现状16
1.3.1 煤体瓦斯渗流实验研究现状16
1.3.2 煤体瓦斯渗流理论研究现状17
1.4 本书研究内容19
第2章 煤体瓦斯吸附微观机理20
2.1 瓦斯的性质及微观特性20
2.2 煤的结构及微观特征23
2.2.1 煤的化学结构23
2.2.2 煤的物理结构24
2.2.3 煤吸附瓦斯相关基本物性参数测试30
2.3 煤吸附瓦斯的微观机理39
2.3.1 煤吸附瓦斯的机理40
2.3.2 煤吸附瓦斯的微观作用力41
2.3.3 矿井瓦斯气体与煤表面分子间力的分析46
2.4 煤体吸附瓦斯的过程49
2.4.1 煤体吸附瓦斯的过程49
2.4.2 吸附速率方程50
2.5 小结52
第3章 煤体瓦斯吸附实验方法53
3.1 测试方法53
3.1.1 测试方法53
3.1.2 目前煤的甲烷吸附量测定的几个标准对比分析54
3.1.3 测试方法选择55
3.2 实验系统56
3.2.1 现有的实验系统56
3.2.2 实验系统研制57
3.2.3 实验装置功能58
3.2.4 实验装置的标定59
3.3 瓦斯吸附实验59
3.3.1 实验准备59
3.3.2 实验步骤61
3.3.3 数据处理62
3.3.4 实验结果62
3.4 实验结果分析67
3.4.1 煤的变质程度67
3.4.2 煤中的水分68
3.4.3 瓦斯压力69
3.4.4 吸附温度70
3.4.5 煤岩的显微组分70
3.5 小结71
第4章 煤体对多元气体的吸附实验72
4.1 煤体对单一气体的吸附结果分析72
4.2 多组分吸附实验方法75
4.2.1 配气方法75
4.2.2 吸附实验与数据处理方法77
4.2.3 多组分吸附的体积校正方法80
4.3 煤体吸附多组分气体的特征和规律83
4.3.1 煤体吸附多组分气体特征83
4.3.2 多组分吸附模型的预测方法85
4.3.3 多组分吸附模型分析方法87
4.3.4 不同模型的适用性及多组分吸附规律93
4.4 多组分吸附的应用实例98
4.5 小结100
第5章 煤表面分子吸附瓦斯分子模拟分析102
5.1 煤的分子结构模型研究102
5.2 分子模型构建104
5.2.1 计算模型的构建105
5.2.2 煤表面分子模型的确定105
5.2.3 气体分子模型的确定108
5.3 煤体表面分子片段模型的选择109
5.4 煤表面分子与甲烷分子的相互作用能110
5.4.1 与单个甲烷分子相互作用的计算110
5.4.2 与多个甲烷分子相互作用的计算117
5.5 煤表面分子与多元混合瓦斯分子的相互作用计算122
5.5.1 吸附能的计算122
5.5.2 吸附几何构型122
5.5.3 电荷集居数的计算124
5.6 煤表面分子吸附瓦斯分子研究结果分析125
5.7 小结128
第6章 煤吸附瓦斯热力学130
6.1 吸附热力学130
6.1.1 表面热力学特性函数基本方程130
6.1.2 表面吸附热力学130
6.1.3 吸附能的测定131
6.2 煤的吸附表面自由能及其计算132
6.2.1 煤表面自由能的形成和特点132
6.2.2 煤表面自由能的计算133
6.2.3 煤表面自由能的应用探讨135
6.3 等量吸附热137
6.3.1 吸附热分类及其测试方法137
6.3.2 斜率计算法138
6.3.3 Langmuir参数计算法142
6.4 等温吸附曲线预测148
6.4.1 吸附势理论148
6.4.2 吸附特性曲线149
6.4.3 吸附特性曲线的绘制151
6.4.4 不同温度下等温吸附曲线预测153
6.5 小结155
第7章 煤体瓦斯解吸扩散规律157
7.1 瓦斯在煤体中的扩散模型157
7.2 煤体瓦斯解吸扩散实验研究161
7.2.1 煤样的采集与制备161
7.2.2 实验方法162
7.2.3 实验测定结果的处理方法167
7.2.4 煤体瓦斯解吸扩散规律及影响因素分析168
7.3 第三类边界条件下的煤粒瓦斯解吸扩散模型182
7.3.1 多孔介质的连续介质方法及其中流体的质量浓度182
7.3.2 带扩散连续性方程式的推导183
7.3.3 煤粒瓦斯解吸扩散动力过程186
7.3.4 煤粒瓦斯解吸扩散物理数学模型187
7.3.5 煤粒瓦斯扩散方程的解析解188
7.3.6 煤粒瓦斯扩散方程解析解的应用191
7.4 小结193
第8章 外加场对煤体瓦斯吸附解吸影响规律194
8.1 电磁场对煤体瓦斯吸附解吸的影响规律194
8.1.1 实验系统194
8.1.2 实验前的准备195
8.1.3 实验结果及数据处理195
8.2 声场对煤体瓦斯吸附的影响规律200
8.2.1 实验系统200
8.2.2 实验前的准备200
8.2.3 实验结果及数据处理200
8.3 外加场对煤体瓦斯吸附解吸的影响机理202
8.3.1 电磁场对煤体瓦斯吸附解吸的作用机理202
8.3.2 声场对煤体瓦斯吸附的作用机理205
8.4 小结210
第9章 煤体瓦斯渗流规律研究212
9.1 煤体瓦斯渗流实验装置212
9.1.1 假三轴煤体渗流规律实验系统212
9.1.2 真三轴煤体渗流规律实验系统214
9.2 假三轴煤体渗流规律实验217
9.2.1 煤样的制取217
9.2.2 实验步骤217
9.2.3 煤体渗透率计算公式218
9.2.4 实验结果及分析218
9.3 真三轴煤体渗流规律实验229
9.3.1 煤样的制取229
9.3.2 实验步骤229
9.3.3 实验结果及分析230
9.4 考虑吸附作用的煤体瓦斯固流耦合理论233
9.4.1 基本假设233
9.4.2 煤体渗流场方程233
9.4.3 煤体应力场方程236
9.5 气体吸附性对煤层渗流的影响239
9.5.1 不同气体对渗透率的影响239
9.5.2 吸附性影响煤层渗透性的机理242
9.5.3 气体吸附性对煤层渗透率影响的现场测试实验246
9.6 小结251
第10章 煤层瓦斯运移理论的应用分析252
10.1 瓦斯抽放制约因素分析252
10.1.1 扩散对瓦斯抽放的影响分析252
10.1.2 渗流对瓦斯抽放的影响分析255
10.2 采动影响下煤体渗流通道演化观测方法分析256
10.2.1 实验地点概况256
10.2.2 顶板岩层裂隙测试方案257
10.2.3 顶板岩层裂隙测试结果259
10.2.4 基于图像处理的顶板裂隙演化规律262
10.2.5 基于观测结果的瓦斯抽放钻孔布置269
10.3 瓦斯抽采自主与人工通道强化方法271
10.3.1 煤层瓦斯运移通道强化方法271
10.3.2 开采煤层保护层272
10.3.3 高压磨料射流割缝卸压增透技术273
10.3.4 深孔预裂爆破抽放瓦斯277
10.4 小结287
参考文献288
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