煤与瓦斯突出逾渗机理与演化规律研究

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1、致谢随着这篇博士论文的顺利完成，意味着我在中国二十余年的学生生涯的完结。回想起这么多年的苦攀之路，经历了很多的老师和同学，学到了广泛知识，也总留下了些许遗憾。在此博士论文成文之际，我向所有给予我关心和帮助的老师、同学、家人和朋友致以最崇高的敬意和感谢。“师者，传道授业解惑者也。”感谢导师张永利教授对我愈五年的言传身教。作为一名跨专业的研究生，我在矿山灾害力学方面的知识可以说是从零开始的。当我对一个问题混淆不清时，张老师就将这个问题与我熟悉的知识联系起来，使我能够清晰明了的解决问题。同时，张老师尽量创造机会让我参与学术交流和项目研究，扩大视野，提高能力，引导我步入知识殿堂。

2、张永利教授传授于我的不仅仅是专业知识，更多的是汲取知识的方法，是处世为人的原则。在这样的认真教导下，导师的治学方法、学术精神以及生活态度给我留下了极其深刻的印象，令我终生受益。感谢敬爱的章梦涛老师给予我的极大帮助。这篇论文从选题到完成无不渗透着章老师的心血和汗水。无论是数九寒天还是炎炎酷暑，每当我有问题向他求教，章老师总是不辞辛苦的赶来为我释疑解惑。作为我院的老前辈，章老师将多年的经验无偿地传授于我，并提了不少有益建议。在论文成文之际，也以这篇论文向章老师致敬。感谢太原理工大学矿业工程学院的赵阳升教授、郤保平博士、段东博士，太原理工大学采矿工艺研究所的冯增朝教授、赵东博士

3、、赵静博士、杨永康博士、王江芳硕士、刘志祥硕士、王彦琪硕士、郭红强硕士在我于太原期间实验、学习、生活过程中给予的关心和帮助。感谢力学与工程学院王来贵教授、李成全教授高工、张凤翔老师、梁冰教授、苏荣华教授、董子贤老师、宋维源教授、邰英楼副教授、董玉芬高工、孙可明教授对本博士论文相关方面的帮助和指导，正是有了你们无私的指导，我才能顺利完成论文。同时，力学院的很多其他老师也都在学习和生活中给我提供了帮助，在本文成文之际，向他们致以由衷的感谢。感谢北京航空航天大学方韧教授、吴宏副教授、史伟高级工程师对我的教导，无论我在哪里，您们永远是我敬爱的恩师，感谢您们！感谢辽宁工大研究生学院

4、殷志祥院长、张明健书记、刘景凡副院长、李晓豁副院长和研究生学院所有的老师和朋友们这些年对我的照顾，使我在研会工作期间学到了很多。-I-感谢我在辽宁工程技术大学认识的朋友们：代黎光、张野、曲文超、周野、郭卫东、张立林、彭晨宇、芦东平、杨婷婷、季晓艳、施坤、商云霞、薛志刚、高东旭、任晓鹏、刘玉春、阴奇力、张鹏、伍宁，还有很多很多的兄弟姐妹，因为有了你们的陪伴，才使得我在阜新的生活如此多姿多彩。另外，我还要感谢我敬爱的师母徐萃萍教授，师母不仅在生活上给予了我们无限的关怀，还在我彷徨无助的时候无私的提供意见。感谢我所有的师兄弟、师姐妹们，正是有了他们，我们的师门才成为了一个布满欢

5、声笑语的家，我衷心的感谢他们。最后，我要衷心感谢我的父母和我的女朋友程瑶，我的父母仅是两名普通的下岗工人，但他们却用自己的肩膀为我担起了一片天。我的女朋友也在我最低谷的时候陪伴在我身边。没有他们在背后默默的支持，就不会有我今天的成功！“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”前方的路还很遥远，但我不能忘记曾教导过我、帮助过我的老师及朋友，是他们帮助我走完人生的重要一站，又使我充实背囊，沿着既定的路走下去，在此之际再次感谢给予我教诲、帮助的所有人！-II-摘要煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全的严重灾害。随着采深的增加，多场耦合作用复杂，原有系统结构改变，煤与瓦斯突出的可能性和强度大大增

6、加。机理不清导致突出仍是世界范围内的煤矿矿井生产过程中严重的自然灾害。基于采矿学、岩体力学、多尺度动力学和渗流力学等多学科理论，采用室内实验、理论研究和数值分析相结合的方法，通过宏、细观实验观测和分析煤岩体受应力场作用后破坏破碎全过程，得到煤岩逾渗转变基本参数与环境参数关系，获得煤岩体内部细观结构演化全过程的CT图片，研究煤与瓦斯突出潜伏、发生阶段逾渗转变的条件和判据，考虑煤体逾渗演化规律，分阶段考虑煤与瓦斯突出的演化全过程，揭示煤与瓦斯突出的逾渗机理。取得的主要研究成果如下：通过设备改装，在实验室进行了应力和温度条件下含瓦斯煤的物理力学特性实验。实验结果显示，含瓦斯煤峰

7、值强度随瓦斯含量的增加而降低；弹性模量随瓦斯含量增加而降低；渗透性随瓦斯含量的增加而减少，但温度的改变将对渗透率造成新的影响。实验结果从不同角度说明瓦斯对煤体会产生各种宏观作用，这些作用主要是通过压力、温度、瓦斯压力等对煤体孔、裂隙的发生和发展而实现。介绍了煤体的孔隙、裂隙结构特征，分析了孔隙、裂隙的分类，研究方法，模型，孔径分布，煤阶以及渗透率的关联。阐明煤体的分形特征取决于孔隙、裂隙的非均质分布。而对孔裂隙进行研究只采用宏观方法不够，应采用CT高精度扫描实时条件下煤体孔隙、裂隙发生、发展过程，对煤与瓦斯突出细观机理进行分析