煤岩体物理力学特性及本构关系;
采动条件下煤岩层的垮落,裂隙及瓦斯在裂隙场中的流动规律,采空冒落区瓦斯运移规律等是"采动裂隙场演化及瓦斯流动效应"的主要研究内容,对应"采动裂隙场时空演化与瓦斯流动场耦合效应"的科学问题,为此设立课题三:采动裂隙场时空演化与瓦斯流动场耦合效应;
煤与瓦斯突出机理及突出煤岩与瓦斯流的运动规律,动力效应,冲击地压形成的条件,机制及影响因素等是"煤岩瓦斯动力灾害演化机制及煤岩瓦斯动力灾害效应"的主要研究内容,对应"煤岩瓦斯动力灾害演化机制及地球物理响应规律"的科学问题,为此设立课题四:煤岩瓦斯动力灾害的动力学演化作用机理;
煤岩破裂过程及动力灾害的电磁辐射,声发射,煤岩物理参数的变化规律及前兆信息的数学物理模型等内容是"煤岩瓦斯动力灾害演化机制及煤岩瓦斯动力灾害效应"的主要研究内容,对应"煤岩瓦斯动力灾害演化机制及地球物理响应规律"的科学问题,为此设立课题五:"煤岩动力灾害演化过程的地球物理响应规律";
点火能量与环境条件等耦合量化关系,爆炸与火灾行为转化机制,巷道网络条件下瓦斯爆炸火焰和爆炸波的传播规律等是"点火能量与环境条件及气固成分特性,瓦斯煤尘爆炸热动力学特性,瓦斯煤尘爆炸动力效应"的研究内容,对应"瓦斯煤尘爆炸动力学演化机制"的科学问题,为此设立课题六:"瓦斯(煤尘)爆炸动力学演化及多相耦合效应";
通过六个课题的研究,形成"一个预防瓦斯灾害基础理论体系",奠定预防瓦斯灾害及抗灾能力建设评估基础,有效地带动本领域的技术创新.
(2) 课题研究的主要内容和目标
课题一:煤矿瓦斯灾害的地质构造作用机理
目标:认识构造控制瓦斯分布的作用机理及规律,揭示构造煤的成因和分布规律,构造对煤与瓦斯突出等动力灾害的控制作用,建立煤层瓦斯灾害危险区的构造控制理论,为预测瓦斯灾害危险区域及其预防瓦斯技术的研发奠定理论基础.在SCI,EI刊物和国内外核心刊物上发表20篇以上科学论文,出版学术著作1～2部.
主要研究内容:
针对我国煤矿瓦斯灾害区域分布基础研究存在的问题,围绕构造煤,瓦斯分布和煤与瓦斯突出危险区域分布的构造演化及控制问题开展基础理论研究.主要研究内容为:
① 构造控制瓦斯分布的作用机理及规律.研究典型地质构造条件下以及多种构造耦合条件下煤层动力学原理与煤层瓦斯富集规律,煤层瓦斯富集过程中的吸附-解吸-扩散-渗流的动态演化过程.
② 构造煤的成因和分布规律.研究不同应力-应变环境下,不同类型构造煤的形成机制及其与构造的耦合机理,系统分析不同类型构造煤的区域和层域分布规律,揭示构造动力学控制构造煤分布和构造煤结构的内在机理,确定我国主要煤层构造煤形成的构造环境条件及其主要控制因素,建立构造煤发育与瓦斯突出的地质构造控制理论.
③ 构造对煤与瓦斯突出等动力灾害危险区域的控制作用.研究构造煤的"宏观-微观"多尺度裂隙和孔隙系统特征及其与构造演化过程与程度的关系,研究复杂环境条件下含瓦斯构造煤的吸附-解吸动力学过程及其与瓦斯突出灾害的关系,提出煤与瓦斯突出构造控制作用机理与规律,建立煤矿煤与瓦斯突出危险区域分布的瓦斯地质理论与方法.
④含瓦斯煤岩体的三维地震波响应特征.研究含有不同瓦斯量,不同构造和构造煤的三维地震波吸收,反射和传播特征,三维地震波的滤波以及三维三分量辨识,建立构造煤和瓦斯富集区以及煤与瓦斯突出危险区辨识的三维地震探测方法.
课题二:含瓦斯煤体物理力学特性及本构关系
目标:建立含瓦斯煤的本构关系及破坏准则,得出煤岩体卸荷破坏的尺度规律,为裂隙演化规律和煤与瓦斯突出动力灾害演化规律研究提供共性基础.在SCI,EI刊物和国内核心刊物上发表15篇以上科学论文.
主要研究内容:
① 研究瓦斯对煤岩体的损伤作用机理及对煤岩体渗透特性的应力响应规律;
② 研究含瓦斯煤岩流变-突变规律及其本构关系,含瓦斯煤体峰后渗透性及失稳破坏条件,建立含瓦斯煤体动力学失稳判据;
③ 研究含瓦斯岩体及含瓦斯岩块力学特性进行比较,得到含瓦斯煤岩力学特性的尺度效应;研究外加物理场对含瓦斯煤体吸附,解吸特性的作用机制.
课题三:采动裂隙场时空演化与瓦斯流动场耦合效应
目标:揭示采动影响煤岩体的裂隙时空演化及采动影响空间的瓦斯流动规律,建立采动裂隙场与瓦斯流动耦合的理论体系.为预测瓦斯涌出及高效抽采瓦斯技术的研发奠定基础.在SCI,EI刊物和国内核心刊物上发表20篇以上科学论文,出版学术著作1～2部.
主要研究内容:
① 研究采动条件下煤岩层的垮落与破坏机制及煤岩体裂隙时空演化与分布规律,建立煤岩层垮落,裂隙,变形与相关参数的关系,阐明裂隙发育与分布特征.
② 研究采动裂隙场对瓦斯流动的作用机制,瓦斯在采动煤岩体裂隙场中的流动规律,得出瓦斯流动与煤岩体裂隙耦合的时空演化及分布规律,建立采动煤岩体裂隙中瓦斯流动理论与数值计算方法.
③研究采空冒落区空间瓦斯流动的特点及规律,采煤工作面边界条件对采空冒落区内瓦斯流动的作用,采空冒落区不同部位外加流动场条件下的瓦斯流动规律.
课题四:煤岩瓦斯动力灾害的动力学演化机理
目标:基本认识煤与瓦斯突出,冲击地压的发生机理和致灾机理,掌握煤与瓦斯突出,冲击地压的发生规律,为预测预防煤与瓦斯突出和冲击地压技术的研发奠定基础.在国内核心刊物上发表20篇以上科学论文,出版学术著作1部.
主要研究内容:
① 研究煤与瓦斯突出机理及其发生发展过程中各参数之间的相互关系,瓦斯,煤体,应力之间的耦合作用;
② 研究煤与瓦斯突出煤岩与瓦斯流在采掘空间的运动规律,动力效应及其向瓦斯煤尘爆炸等灾害的转化条件.
③ 研究采动影响下冲击地压形成的条件,机制及影响因素.
课题五:煤岩动力灾害演化过程的地球物理响应规律
目标:揭示煤岩破裂过程及煤岩动力灾害的地球物理场响应特征,规律及机理,建立煤岩瓦斯动力灾害多信息辨识准则,为实现煤岩动力灾害四维(时间和空间)监测及预警技术的研发奠定理论基础.在
