深部矿井复合型煤岩瓦斯动力灾害防治理论与技术2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 绪论1

第2章 试验研究矿区与矿井概况5

2.1抚顺矿区概况5

2.1.1矿区地理位置5

2.1.2煤田地质5

2.1.3煤层7

2.1.4开采简史7

2.1.5采煤方法演变9

2.1.6开采衍生的主要工程灾害9

2.1.7煤层瓦斯抽放13

2.1.8矿井瓦斯利用14

2.1.9采矿地球物理科学观测系统14

2.2老虎台矿井概况19

2.2.1矿井位置与范围19

2.2.2煤炭生产沿革19

2.2.3开采煤层及煤质20

2.2.4矿山灾害防治体系20

第3章 孕育和发生复合型动力灾害的基本环境及条件27

3.1地质构造及应力场27

3.1.1区域地质构造及地应力场27

3.1.2抚顺煤田暨老虎台井田主要地质构造及应力场30

3.2区域现今构造应力场活动性及其对抚顺煤田局部应力场的调制作用36

3.2.1东北区域现今构造应力场活动性36

3.2.2辽东梨形地质单元的现今构造应力场活动性37

3.2.3辽东梨形地质单元内现今构造应力场对抚顺煤田的作用38

3.2.4东北区域现今构造应力场对抚顺煤田应力场的调制作用38

3.2.5现今构造运动对抚顺煤田停采矿井的调制作用40

3.2.6抚顺煤田孕育发生矿震的动力来源42

3.3地壳介质42

3.3.1辽东梨形地质单元42

3.3.2老虎台井田地层及岩石力学基本性质43

3.4瓦斯赋存与矿井瓦斯涌出规律47

3.4.1煤层瓦斯生成47

3.4.2瓦斯赋存52

3.4.3瓦斯涌出一般规律及影响因素58

3.4.4综放开采瓦斯涌出特征60

3.4.5瓦斯梯度64

3.4.6瓦斯压力73

3.5瓦斯地质75

3.5.1煤系地层形成的地质条件75

3.5.2构造煤75

3.5.3地质构造对瓦斯赋存的控制76

3.5.4构造带瓦斯赋存规律77

3.5.5顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响79

3.5.6煤层上覆岩层厚度对瓦斯赋存的影响79

3.6水文地质80

3.6.1主要含、隔水层80

3.6.2地表水81

3.6.3井下自然涌水82

3.7矿井开拓部署与采煤方法82

3.7.1矿井开拓部署82

3.7.2采煤方法83

3.8小结85

第4章 深井煤矿动力灾害间的复合作用87

4.1强矿震和冲击地压与瓦斯的复合作用87

4.1.1震源定位观察到的矿震与瓦斯的复合作用88

4.1.2远场矿震和冲击地压与瓦斯复合作用的现场调查88

4.1.3瓦斯连续监测与矿震和冲击地压对比分析90

4.1.4架间取样瓦斯浓度与冲击地压（矿震）对比分析91

4.1.5冲击地压复合的瓦斯爆炸93

4.2强矿震与冲击地压的复合作用93

4.3强矿震和冲击地压复合的次生粉尘灾害94

4.4透水灾害复合的次生瓦斯灾害94

4.5甚远场强烈地震能量的复合作用95

4.6小结96

第5章 开采动力响应的特征深度及工程意义98

5.1冲击地压发生的初始深度98

5.2顶板破裂上限临界深度101

5.3底板破裂下限临界影响深度104

5.4强矿震和冲击地压与瓦斯复合作用的特征深度105

5.5深部开采临界深度的定量判定方法及复合型灾害主因106

5.5.1采动岩体“视本构关系”及其反映出的岩体力学行为106

5.5.2岩体破裂的分形几何学特征及其反映出的岩石力学行为108

5.5.3冲击地压和矿震与瓦斯复合型动力现象的显著临界深度109

5.5.4老虎台井田深部开采临界深度的定量认识和复合型灾害主因110

5.6小结111

第6章 井田尺度采动应力释放规律及工程应用114

6.1关于岩体破裂源力学机制114

6.2矿震震源机制研究方法115

6.3区域地震震源机制特征及现今构造应力场反演116

6.3.1区域强地震震源机制解116

6.3.2区域小震综合断层面解118

6.3.3区域现今构造应力场反演120

6.4老虎台井田矿震震源机制解121

6.4.1强矿震震源机制总体特征122

6.4.2矿震的强制逆冲震源机制132

6.4.3矿震震源机制解的工程应用143

6.5小结144

第7章 煤岩瓦斯复合型动力灾害的力学机制145

7.1发生复合型煤与瓦斯动力灾害的基本条件145

7.1.1瓦斯内能条件145

7.1.2外部流入动力条件148

7.1.3初始发生的岩体本构关系条件150

7.2冲击地压和煤与瓦斯突出相互作用复合型灾害的成灾模式151

7.2.1煤层超载闭气-内裂-瓦斯解吸与冲击动力复合破裂模式151

7.2.2近场冲击震动诱导煤与瓦斯系统崩溃模式156

7.2.3开挖卸荷下储气构造爆裂模式156

7.2.4冲击震动作用下疏通采空区瓦斯溢出通道模式157

7.2.5含瓦斯煤岩大规模非冲击震动破裂模式157

7.3复合型煤岩瓦斯动力灾害的类型157

7.3.1顶、底煤冲击复合型煤与瓦斯动力灾害157

7.3.2近场冲击震动复合型煤与瓦斯动力灾害158

7.3.3储气构造卸荷爆裂复合型煤与瓦斯动力灾害158

7.3.4远场强矿震诱发复合型冲击地压和煤与瓦斯动力灾害158

7.3.5含瓦斯煤岩非冲击震动破裂复合型煤与瓦斯动力灾害158

7.3.6远场地震诱发复合型强矿震和冲击地压灾害158

7.4小结159

第8章 透水及次生瓦斯灾害的成因机理分析161

8.1成灾工作面与微地震观测设备概况161

8.2 “3.10”透水事故的主要疑点162

8.3透水过程井田地球物理场的观测与分析163

8.3.1矿震时域分布指示的透水灾害过程163

8.3.2弹性波震动卓越频率异常指示的透水灾害成灾过程164

8.3.3矿震弹性波波形异常指示的透水灾害成灾过程165

8.3.4矿震弹性波速度异常指示的透水灾害成灾过程167

8.3.5矿震弹性波振幅异常指示的透水灾害成灾过程168

8.3.6综合矿井地球物理信息指示的透水灾害成灾过程169

8.4透水水源构成的同位素测试分析169

8.5成灾增量水体的形成及渗入条件171

8.6透水灾害复合的瓦斯异常涌出172

8.7透水及复合瓦斯灾害的成灾过程及成因机理173

8.8小结173

第9章 复合型煤岩瓦斯动力灾害危险性评价预测及防治175

9.1采动岩体弹性能释放总体趋势评价技术175

9.1.1考虑地应力强度效应的G-R自相似关系法175

9.1.2采动岩体弹性能释放的数学模型法177

9.1.3采动岩体弹性能释放总体趋势评价结果187

9.2强矿震短期危险性预测技术188

9.2.1岩体破裂弹性波传播速度比（Vp/Vs）预测方法189

9.2.2岩体破裂质点振动振幅比（As/Ap）预测方法193

9.2.3基于岩体加卸载响应原理的预测方法195

9.2.4强矿震短期危险性预测技术的结论与讨论201

9.3深部采空区不明水体蓄积成灾的预警技术思路203

9.4复合型煤岩瓦斯动力灾害危险性判定204

9.4.1区域危险性评价与预测指标体系204

9.4.2局部危险性预测指标体系206

9.5小结207

第10章 复合型煤岩瓦斯动力灾害防治技术209

10.1复合型煤岩瓦斯动力灾害防治的能量理论209

10.1.1统一的灾害发生能量理论假说209

10.1.2统一的灾害能量积累和释放因果关系210

10.1.3统一的能量积累和释放的材料与应力相互作用机制210

10.2基于能量理论的防治技术途径210

10.3复合型煤岩瓦斯动力灾害综合一体化防治211

10.3.1区域防治211

10.3.2局部防治217

10.3.3预测效检与预警236

10.3.4防治效果239

10.4小结245

第11章 老虎台井田复合型煤岩瓦斯动力灾害防治的总体认识247

参考文献254