含瓦斯煤THM耦合模型及实验研究

煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯及煤的物理力学性质等因素综合作用下发生的动力灾害现象，属于多场耦合在时空演化过程中的灾变行为。本书采用理论和实验相结合的研究方法，研究内容涉及含瓦斯煤孔隙率、渗透率演化规律与热流固三场耦合模型及煤与瓦斯突出相似模拟等方面。主要论述了煤表面孔隙的分形特征，提出了含瓦斯煤在外应力和内应力共同作用下存在结构变形和本体变形两种变形机制；建立了压缩条件下(扩容前)的含瓦斯煤孔隙率动态演化模型和吸附热力学参数表达的有效应力方程；分析了有效应力、温度和瓦斯压力对其渗透率的作用规律，建立了压缩条件下(扩容前)煤渗透率动态演化模型；自主研发了“煤与瓦斯突出模拟试验台”，弥补了国内现有突出实验装置存在的不足，并进行了不同条件下的煤与瓦斯突出模拟实验，进而分析了煤与瓦斯突出过程中煤体温度、突出强度、孔洞形态和突出煤样粉碎性以及煤粉粒级分布的变化规律；建立了体现热流固三场完全耦合的含瓦斯煤THM耦合模型，分析了采煤工作面在一次采全高且刚掘出开切眼时煤层瓦斯渗流过程中各相关指标的变化规律，提出了一套进行煤层瓦斯渗流规律分析和数值计算的新方法。