具体描述
内容提要
含瓦斯煤岩是由气体―吸附层―固体组成的三相介质。煤与瓦斯突出
是一种含瓦斯煤岩的灾害动力现象。本书用新兴交叉学科的理论和方法，深
入系统地研究了含瓦斯煤岩和混凝土在变形破坏过程中产生的电磁辐射及
其对瓦斯吸附放散的影响，在此基础上提出了煤与瓦斯突出的流变电磁辐
射模型。在大型模型巷道实验的基础上详细地讨论了断裂电磁辐射记忆效
应的机理及其应用。在实验室实验和现场实验的基础上，提出了含瓦斯煤岩
破坏和突出预测的电磁辐射指标，讨论了含瓦斯煤岩电磁辐射和瓦斯吸附
放散电磁效应在突出等灾害防治、突出监测和瓦斯抽放等方面的应用。
本书可供从事含孔隙流体煤岩性态和煤岩灾害动力现象研究的科技工
作者、研究生、本科生及矿山安全科技人员参考使用。
作者简介
作者简介
何学秋博士，男，汉族，
中国矿业大学安全工程学
教授，国家政府特殊津贴获
得者。1961年8月出生于
辽宁省灯塔县。1982年毕
业于阜新矿业学院，获学士
学位；1985年毕业于中国
矿业学院北京研究生部，获
安全技术及工程硕士学位；
1990年毕业于中国矿业大
学，获安全技术及工程博士
学位。1993年晋升为副教
授；1994年破格晋升为教
授。曾获国家自然科学奖、
霍英东教育基金奖、煤炭科
技进步奖和煤炭系统青年
科技标兵等多项奖励。曾赴
波兰、澳大利亚和日本合作
科研和参加国际学术会议。
在国内外学术刊物和会议
发表论文40余篇。主要研
究领域为安全环境工程，含
孔隙流体煤岩混凝土灾害
动力学，矿山安全工程。
作者简介
刘明举博士，男，汉族，
副教授。1964年1月出生于
河南省桐柏县。1985年毕业
于焦作矿业学院，获学士学
位；1988年毕业于焦作矿业
学院，获安全技术及工程硕
士学位；1994年毕业于中国
矿业大学获安全技术及工程
博士学位。在国内外学术刊
物和会议发表论文20余篇。
主要研究领域为安全环境工
程，含孔隙流体煤岩混泥土
灾害动力学，矿山安全工程。
目录信息
前言
Abstract
1 绪论
1.1 煤与瓦斯突出机理研究综述
1.1.1 单因素假说阶段
1.1.2 综合假说阶段
1.1.3 煤与瓦斯突出的流变机理
1.2 煤与瓦斯突出预测研究现状
1.2.1 煤与瓦斯突出区域预测
1.2.2 工作面瓦斯突出预测
1.3 岩石断裂电磁辐射的研究现状
1.4 本书研究的内容
1.4.1 研究的目的和意义
1.4.2 研究内容
2 断裂电磁辐射和瓦斯吸附放散电磁效应的实验研究
2.1 引言
2.2 断裂电磁辐射的实验研究
2.2.1 实验样品及其制备方法
2.2.2 实验系统和实验方法
2.3 断裂电磁辐射的实验结果与分析
2.3.1 实验的主要结果
2.3.2 电磁辐射与声发射及载荷的关系
2.3.3 电磁辐射与孔隙气体的关系
2.4 温度对断裂电磁辐射的影响
2.5 非平衡态瓦斯对电磁辐射的影响
2.5.1 非平衡态瓦斯影响的实验结果
2.5.2 非平衡态瓦斯影响的机理分析
2.6 瓦斯吸附放散电磁效应的实验研究
2.6.1 实验方法
2.6.2 实验结果与分析
2.7 小结
3 含瓦斯煤的破坏机理
3.1 引言
3.2 含瓦斯煤破坏断口的SEM研究
3.2.1 含瓦斯煤破坏断口的SEM实验研究
3.2.2 含瓦斯煤的微观断裂机理
3.3 自由瓦斯引起的非Terzaghi效应
3.3.1 裂纹开张时的非Terzaghi效应
3.3.2 裂纹闭合时的非Terzaghi效应
3.4 吸附瓦斯引起的非Terzaghi效应
3.4.1 前人所做的工作
3.4.2 吸附瓦斯对强度影响的修正Griffith理论
3.4.3 吸附瓦斯非Terzaghi效应的表面能降低理论
3.4.4 吸附瓦斯引起的非Terzaghi效应的电磁理论
3.5 小结
4 断裂电磁辐射机理
4.1 引言
4.2 断裂辐射机理研究评述
4.2.1 粒子辐射机理研究
4.2.2 光辐射研究
4.2.3 声发射研究
4.3 煤的大分子结构模型及其断裂模式
4.3.1 煤的大分子结构模型
4.3.2 煤的断裂模式
4.4 含瓦斯煤岩的断裂辐射机理
4.4.1 光辐射机理
4.4.2 粒子辐射机理
4.4.3 电磁辐射机理研究
4.4.4 断裂辐射的统一模型
4.5 孔隙气体对断裂电磁辐射的影响
4.5.1 裂隙形成扩展时孔隙气体吸附的动态模型
4.5.2 孔隙气体对断裂电磁辐射影响的唯象模型
4.6 小结
5 瓦斯吸附放散电磁效应机理
5.1 引言
5.2 电磁场对瓦斯吸附放散影响的机理
5.2.1 瓦斯吸附的本质及其影响因素
5.2.2 电介质损耗和温度
5.2.3 电磁场对煤表面吸附势阱的影响
5.2.4 电磁场对瓦斯吸附的影响机理
5.2.5 电磁场对瓦斯吸附影响的定量计算
5.3 电磁场对瓦斯放散影响的机理
5.3.1 瓦斯放散的动态过程
5.3.2 瓦斯气体分子的扩散模型
5.3.3 电磁场对瓦斯放散的作用模式
5.4 小结
6 断裂电磁辐射的Kaiser效应
6.1 引言
6.2 岩石的记忆与凯萨效应
6.3 断裂电磁辐射的大型模拟巷道实验研究
6.3.1 实验设备与模型制作
6.3.2 模型的加载与断裂电磁辐射测量
6.3.3 模型巷道的变形破坏过程
6.3.4 电磁辐射的实验结果
6.4 煤岩断裂辐射的Kaiser效应机理
6.4.1 记忆效应的热力学分析
6.4.2 岩石的记忆结构
6.4.3 断裂辐射Kaiser效应机理
6.5 断裂辐射Kaiser效应应力测量的测不准原理
及应用
6.6 小结
7 煤与瓦斯突出的流变电磁辐射模型
7.1 引言
7.2 突出现象的一般规律
7.3 煤与瓦斯突出的能量来源
7.4 煤与瓦斯突出过程中能量交换的热力学模型
7.4.1 瓦斯膨胀能的计算
7.4.2 多变过程指数
7.5 煤与瓦斯突出过程中的温度变化
7.5.1 温度变化的理论分析
7.5.2 温度变化的实验结果
7.6 煤与瓦斯突出的流变电磁辐射模型
7.6.1 突出的准备
7.6.2 突出的发动
7.6.3 突出的发展
7.6.4 突出的结束
7.6.5 采掘工作面的突出过程
7.7 小结
8 断裂电磁辐射在煤与瓦斯突出预测中的应用
8.1 引言
8.2 采掘工作面突出预测的电磁辐射指标
8.2.1 实验矿井的瓦斯地质概况
8.2.2 实验仪器与实验研究方法
8.2.3 实验结果与分析
8.2.4 突出预测预报的电磁辐射指标
8.2.5 电磁辐射预测突出的原理
8.3 煤与瓦斯突出的电磁辐射监测展望
8.3.1 突出电磁辐射监测的基本原理及可行性
8.3.2 今后的研究课题
8.4 瓦斯吸附放散电磁效应的应用展望
8.4.1 提高瓦斯抽放率的新途径
8.4.2 突出防治的新对策
8.5 小结
9 主要结论
参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
我之前接触过一些关于地质工程和安全生产的书籍，但《含瓦斯煤岩灾害动力学——含瓦斯煤岩破坏电磁动力学》这个书名，无疑是我见过最具有挑战性和专业性的一个。光是“含瓦斯煤岩”这几个字，就足以让人联想到煤矿井下那些令人心悸的瓦斯爆炸和煤层突出事故。我很难想象，在这看似沉默的地下岩层里，竟然蕴含着如此巨大的能量，能够在瞬间释放，造成毁灭性的灾难。这本书的名字，似乎在告诉我，它将深入探究这些灾害的“发生机理”和“演变过程”。 而“动力学”这个词，更是点明了这本书的研究视角，它不仅仅是描述静态的岩石结构，而是关注动态的、运动的过程。我猜测，这本书会详细分析瓦斯在煤岩中的分布、迁移，以及在应力作用下，瓦斯压力与煤岩强度之间的相互作用。这种复杂的相互作用，很可能导致煤岩的突然破坏，也就是我们常说的“失稳”。而“电磁动力学”的加入，则让我感到非常好奇，甚至是有些摸不着头脑。难道说，煤岩在瓦斯作用下破坏时，会产生电磁波？或者，可以通过监测电磁信号来预测灾害？这种将看似不相关的物理现象联系起来的研究，我觉得非常有价值，也充满了探索的乐趣，或许能够为煤矿安全监测提供全新的技术手段。
这本《含瓦斯煤岩灾害动力学——含瓦斯煤岩破坏电磁动力学》的名字起得真是够“硬核”，光看书名就让人感觉一股严谨的学术气息扑面而来。作为一个对煤矿安全领域略知一二的普通读者，我最先联想到的是那些关于煤层瓦斯突出、煤与瓦斯突出这些危险的词汇。我脑海里会浮现出那些深入地下数百米、甚至上千米的作业场景，矿工们在昏暗的灯光下，面对着随时可能发生的、瓦斯喷涌造成的巨大灾难，那种惊心动魄的感觉，让我不由自主地对这本书背后所蕴含的研究深度产生敬畏。 我猜想，这本书的内容会深入探讨瓦斯在煤岩体内部的赋存状态、迁移规律，以及当煤岩体承受外力作用时，瓦斯释放所引发的一系列动力学过程。这种动力学过程，会不会涉及复杂的应力分析、断裂力学，甚至可能用到一些先进的数值模拟技术来模拟瓦斯的扩散和压力变化？而“电磁动力学”这个词，更是让我感到一丝新奇，我实在无法想象瓦斯在煤岩体中的破坏过程，与电磁场之间会有怎样的联系。难道说，瓦斯在释放过程中会产生电磁信号？或者，是否存在某种电磁效应能够反过来影响瓦斯的释放和煤岩体的破坏？这本书会不会揭示这层不为人知的联系，提供一种全新的监测和预警煤岩灾害的思路？我对此充满了好奇。
当我第一次看到《含瓦斯煤岩灾害动力学——含瓦斯煤岩破坏电磁动力学》这本书名时，一股浓厚的科学探险气息扑面而来。光是“含瓦斯煤岩”这几个字，就让我立刻联想到那些深埋地下的、充满潜在危险的煤层。我脑海中浮现出的是矿工们辛勤劳作的场景，以及隐藏在煤层深处、一旦失控就可能引发巨大灾难的瓦斯。而“灾害动力学”这几个字，则预示着这本书并非仅仅是对现象的描述，而是要深入探究灾害发生的内在规律和发展趋势。 紧接着，“电磁动力学”这个词，更是让我充满了好奇和疑问。在我有限的认知里，电磁现象似乎与煤岩的破坏没有什么直接关联。这本书是否在揭示，在煤岩体被瓦斯破坏的过程中，会产生某种特殊的电磁信号？或者，是否可以通过监测和分析这些电磁信号，来提前预警瓦斯突出、煤层突出等灾害的发生？这让我觉得这本书的研究非常有价值，它可能打开了一个全新的研究视角，将地质力学、瓦斯动力学与电磁学这几个看似不相关的学科巧妙地融合在一起，为煤矿安全生产提供一种前所未有的监测和预警手段。
这本书的题目，用一种非常直白且充满科技感的方式，点出了其核心的研究对象——含瓦斯煤岩的灾害动力学。当我看到“含瓦斯煤岩”这几个字，脑海里立刻勾勒出一幅地下深处的画面：黑色的煤层，其中蕴藏着看不见的、具有潜在爆炸危险的瓦斯气体。想象一下，当采矿作业的机械设备钻入煤层，或者地质构造发生微小变动，这种被压抑的瓦斯就会寻找释放的出口，从而引发一系列连锁反应。而“灾害动力学”则意味着这本书不仅仅是描述现象，更是在探究其内在的发生、发展和演变规律。 更让我感到一丝兴奋的是“电磁动力学”的加入。这个词汇听起来就充满了前沿科学的魅力。在我的认知里，电磁现象通常与电子设备、通信技术相关，怎么会和煤岩灾害扯上关系？这本书是否在探索，煤岩在瓦斯作用下的破坏过程中，是否会伴随着某种特殊的电磁辐射信号的产生？或许，这些电磁信号能够成为一种“地底的低语”，在灾害发生前提前向我们发出警报？又或者，这本书会研究如何利用电磁场来控制瓦斯的释放，或者影响煤岩的力学行为，从而达到预防灾害的目的？这种跨学科的融合，让这本书的吸引力倍增，仿佛打开了一扇通往未知领域的大门。
这本书的书名，《含瓦斯煤岩灾害动力学——含瓦斯煤岩破坏电磁动力学》，确实非常吸引人，但同时也给我一种“高深莫测”的感觉。当我在书店看到它，第一个念头就是，这一定是一本非常专业的学术著作，里面肯定充满了各种复杂的公式、图表和理论模型。我设想，它会详细阐述瓦斯在煤岩体中的物理化学性质，以及这些性质如何随着外部环境（比如压力、温度）的变化而改变。 “动力学”这个词，让我联想到的是运动和变化，所以这本书很可能是在研究瓦斯与煤岩相互作用下，煤岩体如何从稳定状态逐渐走向破坏的过程。这其中可能涉及到应力场的演变、裂纹的萌生与扩展，以及瓦斯释放的速率和机制。而“电磁动力学”这个词，更是让我觉得耳目一新，也有些困惑。我不太清楚，在煤岩破坏的过程中，电磁现象扮演着什么样的角色。这本书是否在研究，当煤岩体承受巨大压力并发生破坏时，会产生电磁辐射？或者，是否存在某种电磁场的效应，能够影响瓦斯的迁移和煤岩的稳定性？这让我觉得这本书的研究方向非常独特，可能对煤矿安全监测和预警技术带来新的突破。
