非均質(zhì)巖體熱力耦合理論與煤炭地下氣化通道穩(wěn)定性

內(nèi)容概要

　　《非均質(zhì)巖體熱力耦合理論與煤炭地下氣化通道穩(wěn)定性》的主要內(nèi)容包括：①自主研制了600℃20MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)是國(guó)內(nèi)外唯一可應(yīng)用于多種研究領(lǐng)域的多功能專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。②進(jìn)行大尺寸煤和砂巖試樣的高溫三軸應(yīng)力下的變形特性實(shí)驗(yàn)，得到高溫三軸應(yīng)力下煤和砂巖在變形、破壞和力學(xué)參數(shù)等方面異于常溫下的一些特性。③基于熱彈性本構(gòu)模型，考慮巖石物理力學(xué)參數(shù)的熱效應(yīng)和非均質(zhì)特點(diǎn)，建立了煤炭地下氣化的巖體熱力耦合作用非線性數(shù)學(xué)模型和隨機(jī)非均質(zhì)巖體熱力耦合作用非線性數(shù)學(xué)模型。④數(shù)值模擬研究煤炭地下氣化采場(chǎng)圍巖溫度場(chǎng)分布和礦山壓力分布規(guī)律。⑤采用數(shù)值試驗(yàn)研究了氣化采場(chǎng)前方煤體的熱破裂現(xiàn)象。

作者簡(jiǎn)介

　　萬(wàn)志軍，1970年生于四川省青神縣。博士、副教授、碩士生導(dǎo)師，江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”首批中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人，中國(guó)能源學(xué)會(huì)理事，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)術(shù)帶頭人，現(xiàn)任采礦工程系副主任、專業(yè)建設(shè)負(fù)責(zé)人。從事礦山壓力與巖層控制以及資源安全高效開(kāi)采方面的研究和教學(xué)工作。主持和參加完成科研項(xiàng)目10多項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外重要科技期刊和國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議發(fā)表論文50余篇，論文被SCI、EI和ISTP收錄19篇；出版專著1部，教材2部；獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)4項(xiàng)。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論1.1 煤炭地下氣化現(xiàn)狀1.1.1 煤炭地下氣化發(fā)展歷程1.1.2 煤炭地下氣化通道穩(wěn)定性1.2 巖石高溫物理力學(xué)特性1.2.1 巖石的高溫特性1.2.2 煤的高溫特性1.2.3 簡(jiǎn)要評(píng)述1.3 熱力耦合理論1.4 需要研究的內(nèi)容1.4.1 實(shí)驗(yàn)研究1.4.2 理論研究1.4.3 數(shù)值模擬與數(shù)值試驗(yàn)研究第2章 600℃20MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗(yàn)機(jī)2.1 概述2.1.1 主要功能2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)2.2 設(shè)備的構(gòu)成2.2.1 主機(jī)加載系統(tǒng)2.2.2 高溫三軸壓力室及溫控系統(tǒng)2.2.3 輔機(jī)裝料系統(tǒng)2.2.4 測(cè)試系統(tǒng)2.3 設(shè)備研制中的關(guān)鍵技術(shù)2.3.1 加熱元件2.3.2 密封與絕緣2.4 設(shè)備的操作程序第3章 高溫及三軸應(yīng)力下巖石物理力學(xué)特性3.1 引言3.1.1 高溫及三軸應(yīng)力下巖石的物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)3.1.2 巖體表征體積單元與大尺寸試樣實(shí)驗(yàn)3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法3.2.1 實(shí)驗(yàn)試樣采集及其制備3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟3.2.3 三軸實(shí)驗(yàn)彈性模量的計(jì)算3.3 高溫及三軸應(yīng)力下巖石物理力學(xué)特性3.3.1 高溫及三軸應(yīng)力下煤巖的變形特征3.3.2 高溫及三軸應(yīng)力下煤巖的熱破裂特征3.3.3 高溫及三軸應(yīng)力下煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)3.3.4 對(duì)煤巖高溫特性的討論第4章 煤炭地下氣化采場(chǎng)圍巖熱力耦合理論4.1 引言4.2 數(shù)學(xué)模型的建立4.2.1 基本假設(shè)4.2.2 巖體溫度場(chǎng)控制方程4.2.3 巖體變形控制方程4.2.4 巖體熱力耦合數(shù)學(xué)模型4.3 巖體熱力耦合數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解法4.3.1 巖體熱傳導(dǎo)控制方程的離散4.3.2 巖體變形控制方程的泛函及其離散4.4 耦合數(shù)學(xué)模型的有限元分析4.5 專用模擬程序的編制第5章 煤炭地下氣化采場(chǎng)圍巖溫度場(chǎng)演化規(guī)律5.1 引言5.2 影響采場(chǎng)圍巖溫度場(chǎng)分布的因素5.2.1 技術(shù)因素5.2.2 巖體熱物理性質(zhì)因素5.2.3 地質(zhì)因素5.3 模擬方法5.3.1 專用模擬程序的編制5.3.2 模擬模型的建立5.3.3 煤巖體熱物理參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律5.3.4 氣化采場(chǎng)的移動(dòng)速率5.4 煤炭地下氣化采場(chǎng)圍巖溫度場(chǎng)演化規(guī)律5.4.1 溫度場(chǎng)的總體分布特征5.4.2 溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律5.4.3 燃燒過(guò)程的討論第6章 煤炭地下氣化采場(chǎng)熱礦山壓力顯現(xiàn)特征6.1 地下氣化通道圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題6.2 影響氣化通道圍巖穩(wěn)定的因素6.3 數(shù)值模擬方法6.3.1 模擬模型的建立6.3.2 煤巖體物理力學(xué)參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律6.3.3 煤巖物理力學(xué)參數(shù)6.4 煤炭地下氣化采場(chǎng)熱礦山壓力顯現(xiàn)特征6.4.1 氣化采場(chǎng)圍巖變形破壞特征6.4.2 氣化采場(chǎng)前方支承壓力分布特征6.4.3 氣化采場(chǎng)熱礦山壓力顯現(xiàn)特征的討論第7章 煤炭地下氣化采場(chǎng)前方煤體熱破裂機(jī)理與規(guī)律7.1 引言7.2 煤體的非均質(zhì)性與熱破裂7.2.1 煤體結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性7.2.2 巖石的熱破裂7.2.3 煤體的熱破裂7.3 非均質(zhì)巖體熱力耦合作用數(shù)學(xué)模型及其數(shù)值解法7.3.1 基本假設(shè)和物理力學(xué)基礎(chǔ)7.3.2 三維隨機(jī)非均質(zhì)巖體熱破裂數(shù)學(xué)模型7.3.3 隨機(jī)非均質(zhì)巖體熱破裂數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解法7.3.4 隨機(jī)概率分布7.4 數(shù)值試驗(yàn)方法7.4.1 數(shù)值試驗(yàn)?zāi)Ｐ?.4.2 數(shù)值試驗(yàn)方法7.4.3 煤和巖石細(xì)觀單元的賦值7.5 煤炭地下氣化采場(chǎng)前方煤體熱破裂機(jī)理和規(guī)律7.5.1 煤的熱膨脹系數(shù)非均勻分布對(duì)熱破裂的影響7.5.2 非均勻溫度場(chǎng)分布對(duì)熱破裂的影響7.5.3 煤體熱破裂的討論參考文獻(xiàn)

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