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煤氧化的力學特性及應用

  • 作者：潘榮錕//王亮|責編:李涪汁//沈旭
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030792655
  • 出版日期：2024/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：336
人民幣：RMB 139 元      售價：元
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內容大鋼
    本書基於煤礦深部開採過程中存在的煤自燃問題，通過研究同一水平應力集中區煤層或深部高地應力煤層開採和反覆開採過程中煤層賦存的應力狀態，開展了原煤在不同初始應力和反覆加卸荷應力狀態下不同工況卸荷后的升溫氧化實驗，並對比不同氧化煤樣微觀結構的演化特性，以探討深部開採煤層采動卸荷后煤體氧化規律，其對於深部卸荷煤體氧化自燃的防治具有重要意義。本書共分12章，主要介紹煤礦開採煤力學及自燃研究現狀、不同應力作用下煤體物性參數變化、微觀活性結構變化、孔裂隙結構變化、不同應力－溫度下煤體氧化特性研究、不同應力下遺煤二次氧化自燃特性研究、反覆加卸荷煤體氧化特性研究、不同圍岩地溫下卸荷煤體氧化特性研究、基於煤體氧化力學特性差異分析其氧化機理、基於氧化和熱損傷的煤體力學特性變化、深部煤氧化誘災機理及自燃災變機理研究和工程實踐、含瓦斯煤氧化特性及力學特性研究、採空區抽采條件瓦斯－煤自燃共生耦合致災機制及防治關鍵技術等。
    本書可供從事煤礦安全、煤自燃災害防治、火災防治、煤火－瓦斯耦合致災等研究方向的研究生、本科生使用，還可供相關企業技術人員和科研院所研究人員參考使用。
作者介紹
潘榮錕//王亮|責編:李涪汁//沈旭
目錄
序言
前言
第1章  緒論
  1.1  研究背景及意義
  1.2  國內外研究現狀
    1.2.1  煤岩體力學特性研究現狀
    1.2.2  煤體氧化自燃特性研究現狀
    1.2.3  煤自燃及其複合災害研究現狀
第2章  氧化煤的物化特性及孔隙結構變化規律
  2.1  氧化煤體物理性質
    2.1.1  氧化煤體物理參數測試結果
    2.1.2  不同氧化程度煤物理參數變化規律
  2.2  氧化煤體化學性質
    2.2.1  氧化煤體的微晶結構及測試結果
    2.2.2  氧化煤體微晶結構變化規律
第3章  煤氧化微觀活性結構演化特性
  3.1  實驗設備及步驟
    3.1.1  實驗設備
    3.1.2  實驗方案及步驟
  3.2  深部煤氧化官能團變化的測試與分析
  3.3  深部煤氧化過程中主要官能團變化規律
    3.3.1  含氧官能團的變化規律
    3.3.2  脂肪烴的變化規律
    3.3.3  芳香烴的變化規律
  3.4  本章小結
第4章  煤氧化孔裂隙結構發育特性
  4.1  實驗設備及步驟
    4.1.1  實驗設備
    4.1.2  實驗方案及步驟
  4.2  深部煤氧化的孔裂隙發育特徵
    4.2.1  深部煤氧化的微觀裂隙發育特性
    4.2.2  深部煤氧化的微觀孔隙發育特性
  4.3  深部煤氧化的孔裂隙結構演化特性
    4.3.1  深部煤氧化過程中 T2譜的變化特性
    4.3.2  深部煤氧化過程中孔隙度的變化特性
  4.4  深部煤氧化孔裂隙結構分形特性
    4.4.1  分形理論及計算
    4.4.2  熱作用對分形維數的影響
    4.4.3  氧作用對分形維數的影響
  4.5  本章小結
第5章  力熱耦合作用對煤氧化熱特性的影響研究
  5.1  煤樣的製備及實驗流程
  5.2  應力-溫度作用下煤低溫氧化特徵參數分析
    5.2.1  CO濃度分析
    5.2.2  CO2濃度分析
    5.2.3  耗氧速率分析
  5.3  應力-溫度作用對煤氧化熱特性的影響研究
    5.3.1  應力-溫度作用下煤氧化升溫熱流值曲線分析
    5.3.2  應力-溫度作用下煤氧化放熱階段特徵分析
  5.4  應力-溫度作用下煤的微觀結構特徵分析

    5.4.1  應力-溫度作用下煤官能團測試結果
    5.4.2  煤中主要官能團分析
    5.4.3  應力-溫度作用下煤中官能團的演變規律分析
  5.5  本章小結
第6章  不同應力下遺煤二次氧化自燃特性研究
  6.1  不同應力條件下遺煤二次氧化指標性氣體衍生規律
  6.2  不同應力條件下遺煤二次氧化熱特性研究
    6.2.1  不同應力條件下遺煤低溫氧化熱過程隨溫度變化規律
    6.2.2  不同應力條件下遺煤低溫氧化熱過程隨溫度變化的分段特徵
    6.2.3  不同應力條件下遺煤低溫氧化放熱量隨溫度的變化特徵
    6.2.4  不同應力條件下遺煤二次氧化熱分析動力學
  6.3  本章小結
第7章  基於氧化損傷和熱損傷的煤體力學特性變化規律
  7.1  實驗條件及實驗過程
  7.2  氧化煤體單軸壓縮實驗結果
    7.2.1  氧化煤體單軸壓縮應力-應變曲線
    7.2.2  氧化煤體單軸壓縮力學特性
    7.2.3  氧化煤體單軸壓縮應變特性
    7.2.4  氧化煤體單軸壓縮破壞特徵
  7.3  氧化煤體巴西劈裂實驗結果及分析
    7.3.1  氧化煤體巴西劈裂實驗結果
    7.3.2  氧化煤體巴西劈裂應力-變形曲線
    7.3.3  氧化煤體巴西劈裂破壞特徵
  7.4  氧化煤體三軸壓縮實驗結果及分析
    7.4.1  氧化煤體三軸壓縮實驗結果
    7.4.2  氧化煤體三軸壓縮應力-應變曲線特徵
    7.4.3  氧化煤體三軸實驗力學參數變化規律
  7.5  氧化煤體力學變化及能量耗散研究
    7.5.1  不同氧化煤力學參數變化規律
    7.5.2  不同氧化煤力學破壞特徵變化規律
    7.5.3  不同氧化煤能量耗散規律
  7.6  氧化煤體衝擊傾向特性分析
    7.6.1  氧化煤體衝擊傾向參數實驗結果
    7.6.2  氧化煤體衝擊傾向性參數分析
    7.6.3  氧化煤體衝擊傾向性劃分
  7.7  本章小結
第8章  氧化煤體力學特性及氧化特性差異機理研究
  8.1  基於孔隙結構的煤氧化差異性分析
    8.1.1  不同應力下卸荷煤體氧化特性變化規律
    8.1.2  孔隙結構對卸荷煤體氧化特性影響分析
    8.1.3  深部卸荷煤體氧化特性分析
  8.2  氧化煤體力學特性差異分析
    8.2.1  氧化煤體的損傷因子變化規律
    8.2.2  基於單軸壓縮實驗的氧化煤體力學模型構建
    8.2.3  基於Mohr-Coulomb準則的三軸破壞判據
  8.3  氧化煤體破壞過程的能量機制
    8.3.1  氧化煤體塊度統計損傷本構模型構建
    8.3.2  氧化煤體破壞過程能量轉化分析
    8.3.3  氧化煤體破壞過程能量耗散規律
  8.4  氧化煤體塊度分形損傷演化本構模型構建及驗證

    8.4.1  氧化煤體破碎篩分結果及分析
    8.4.2  氧化煤體破碎塊度分形分析
    8.4.3  塊度分形與氧化程度的關係
    8.4.4  基於Abaqus的數值模擬驗證
  8.5  本章小結
第9章  煤氧化的力學特性及自燃災變機理研究
  9.1  深部煤自燃內在相互關聯機制
    9.1.1  深部煤自燃綜合特性對比分析
    9.1.2  深部煤自燃特性的內在關聯作用機制
  9.2  深部煤自燃的動態數學模型
    9.2.1  基本定理
    9.2.2  基本方程
    9.2.3  煤自燃及其蔓延現象的基礎模型
    9.2.4  溫度分佈數學模型
    9.2.5  深部煤自燃動態變化數學模型
  9.3  深部煤自燃災變機理
    9.3.1  深部煤自燃溫度分佈規律及原因
    9.3.2  深部煤自燃過程中高溫蔓延的條件
    9.3.3  深部煤自燃高溫蔓延方向
    9.3.4  深部煤自燃高溫蔓延的數值模擬結果
    9.3.5  深部煤自燃災變機理分析
  9.4  本章小結
第10章  氧化煤體誘災機理及防治——以煤柱為例
  10.1  煤體氧化損傷的力學效應分析
    10.1.1  煤體局部氧化后應力分佈特徵
    10.1.2  煤自燃與衝擊地壓災害共生分析
  10.2  氧化煤體對煤柱穩定性影響的理論分析
    10.2.1  基於煤體局部弱化的煤柱應力分佈特徵
    10.2.2  煤柱自燃機理
  10.3  氧化煤體對煤柱穩定性影響的數值模擬研究
    10.3.1  數值模擬方案及模型建立
    10.3.2  數值模擬結果及分析
    10.3.3  深部氧化煤體誘災的防治技術
  10.4  本章小結
第11章  含瓦斯煤氧化特性研究
  11.1  含瓦斯煤物理特性研究
    11.1.1  含瓦斯煤物性演化機理分析
    11.1.2  含瓦斯煤力學特性分析
  11.2  含瓦斯煤升溫氧化研究
    11.2.1  含瓦斯煤氧化熱效應變化
    11.2.2  含瓦斯煤氧化氣體衍生變化
  11.3  含瓦斯煤熱解特性研究
  11.4  不同含瓦斯煤粒徑對熱效應的影響
  11.5  瓦斯對煤自燃的作用機理分析
第12章  採空區抽采條件瓦斯-煤自燃共生耦合致災機制及防治關鍵技術
  12.1  抽采負壓環境下煤體氧化自燃氣體產物特性
    12.1.1  不同風量條件下CO、CO2產物分析
    12.1.2  不同風量條件下烴類產物分析
  12.2  採空區賦存環境煤自燃與瓦斯災害模擬模型
    12.2.1  物理模型設定

    12.2.2  數學模型設定
    12.2.3  邊界條件設定和模型驗證
  12.3  採空區多物理流場分佈模擬
    12.3.1  採空區不同賦存風量條件下模擬結果分析
    12.3.2  採空區不同瓦斯抽采條件下模擬結果分析
  12.4  採空區煤自燃與瓦斯災害演化特徵
    12.4.1  工作面風流與瓦斯分佈特徵分析
    12.4.2  煤自燃與瓦斯災害演化規律分析
  12.5  瓦斯與煤自燃耦合致災分析及風險預警
    12.5.1  抽采條件下瓦斯與煤自燃耦合致災分析
    12.5.2  瓦斯與煤自燃風險早期預警系統
    12.5.3  瓦斯抽采條件下煤自燃預防
  12.6  採空區抽采條件瓦斯-煤自燃耦合災害防治關鍵技術
    12.6.1  煤自燃預測預報系統
    12.6.2  工作面氮氣防滅火系統
    12.6.3  固化封堵防滅火新材料研發與應用
參考文獻

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