本书以实验室测试、现场试验、数值模拟和理论分析为基础，结合地
质构造、煤层与顶底板、水文地质、瓦斯地质、现代地应力、煤岩体物性
特征等方面，根据矿井地质条件差异和煤体结构的非均质性、改造性、可
抽性特点，提出了四级抽采地质单元划分方法；构建了可统一改造的强化
层，揭示了强化层瓦斯运移产出过程，阐明了水力扰动工艺卸压增透机理；
建立了一套瓦斯抽采地质评价技术指标体系，优选出了不同地质条件下的
强化层和抽采工艺；创立了瓦斯抽采地质图及工程部署图编制方法；初步
形成了瓦斯抽采地质分析技术体系，为瓦斯抽采精准施策提供了地质依据。
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目录
前言
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 抽采地质与瓦斯地质等的区别 2
1.2 研究现状与评述 3
1.2.1 瓦斯分布及影响因素 3
1.2.2 煤体结构 5
1.2.3 孔隙结构 6
1.2.4 煤层瓦斯运移理论 8
1.2.5 瓦斯抽采技术 10
1.2.6 存在问题 12
1.3 研究内容 12
2 矿井瓦斯抽采地质特征 14
2.1 地质构造 14
2.1.1 区域构造演化 16
2.1.2 构造形态与应力状态 18
2.1.3 构造分类与特征 23
2.2 煤层与顶底板 33
2.2.1 煤层赋存状态 33
2.2.2 煤体结构 54
2.2.3 顶底板 70
2.3 水文地质 88
2.3.1 地下水运动规律 89
2.3.2 含水层富水性 91
2.4 瓦斯地质 104
2.4.1 瓦斯形成与赋存 104
2.4.2 瓦斯分布与影响地质因素 106
2.4.3 瓦斯资源特征 118
2.5 现代地应力 128
2.5.1 地应力概念 128
2.5.2 地应力场监测 129
2.5.3 地应力场预测 133
2.6 小结 135
3 瓦斯抽采工艺类型 137
3.1 瓦斯抽采概况 137
3.1.1 瓦斯抽采发展历程 137
3.1.2 瓦斯抽采的必要性 137
3.2 常规瓦斯抽采方法 139
3.2.1 瓦斯抽采技术分类 139
3.2.2 典型钻孔抽采技术 144
3.3 水力化卸压增透抽采瓦斯工艺 146
3.3.1 常规水力压裂 146
3.3.2 吞吐压裂增透 148
3.3.3 水力喷射压裂增透 151
3.3.4 水力压冲增透 155
3.3.5 水力冲孔增透 161
3.3.6 其他工艺 163
3.4 小结 165
4 煤岩体物性特征 167
4.1 煤岩体空隙性 167
4.1.1 煤层孔隙 167
4.1.2 煤层裂隙 185
4.1.3 顶底板裂隙 187
4.2 煤的吸附-解吸特性 188
4.2.1 煤层温度 188
4.2.2 煤层压力 191
4.2.3 等温吸附特征 195
4.2.4 含气饱和度 198
4.2.5 临界解吸压力 202
4.2.6 吸附时间 202
4.2.7 理论采收率 203
4.3 煤层扩散性与渗透性 203
4.3.1 扩散系数 203
4.3.2 渗透率 204
4.4 水理与力学性质 206
4.4.1 顶底板岩石水理性质 206
4.4.2 力学性质 210
4.5 小结 214
5 瓦斯抽采地质单元与强化层体系 218
5.1 瓦斯抽采地质单元划分 218
5.1.1 划分原则及目的 218
5.1.2 抽采地质单元划分 219
5.2 强化层构建技术与标准 223
5.2.1 煤体结构组合 223
5.2.2 顶底板富水性 223
5.2.3 强化层体系构建 224
5.2.4 强化层体系优选 225
5.3 强化层瓦斯运移产出机理 228
5.3.1 瓦斯流态的判别 228
5.3.2 瓦斯运移产出机理 235
5.4 小结 242
6 瓦斯抽采地质评价 244
6.1 瓦斯抽采地质指标体系 244
6.1.1 建立的依据 244
6.1.2 指标体系构建 245
6.1.3 指标体系说明 250
6.2 瓦斯抽采地质评价 257
6.2.1 基础指标评价 257
6.2.2 强化工艺优选 264
6.3 强化与瓦斯抽采效果评价 267
6.3.1 水力强化影响范围确定 268
6.3.2 增透效果指标 269
6.4 小结 270
7 瓦斯抽采地质图和工程部署图编制及应用 272
7.1 瓦斯抽采地质图编制方法 272
7.1.1 资料收集与整理 272
7.1.2 煤层瓦斯含量、压力预测 273
7.1.3 地理底图及其内容取舍 273
7.1.4 瓦斯信息编绘 273
7.1.5 地面井抽采瓦斯评价 274
7.1.6 瓦斯抽采地质单元编绘 274
7.1.7 强化层体系编绘 275
7.1.8 瓦斯抽采地质指标编绘 276
7.1.9 瓦斯抽采地质图案例 276
7.2 瓦斯抽采工程部署图编制方法 285
7.2.1 水力强化工程设计 285
7.2.2 施工压力计算 289
7.2.3 资料录取 292
7.2.4 瓦斯抽采工程部署图案例 292
7.3 中马村矿瓦斯抽采地质分析技术应用 293
7.3.1 中马村矿抽采地质概况 293
7.3.2 27采区抽采地质 296
7.3.3 27011工作面回风巷条带瓦斯抽采工程 297
7.3.4 27011工作面瓦斯抽采工程 300
7.3.5 27021工作面回风巷条带瓦斯抽采工程 302
7.4 新义矿瓦斯抽采地质分析技术应用 304
7.4.1 新义矿抽采地质概况 304
7.4.2 11090工作面抽采地质 305
7.4.3 11090工作面煤巷条带瓦斯抽采工程 308
7.5 小结 311
8 研究展望 312
参考文献 313
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