煤岩剪切破坏-渗流耦合力学特性_彭守建 ... [等] 著_9787564654191

本书利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验系统, 在开展煤岩孔裂隙结构发育特征及其基础力学特性、不同尺度条件下压剪荷载作用时完整煤岩结构损伤演化机制及其渗透性演化规律、不同充填条件下压剪荷载作用时破断煤岩体裂隙面剪切破坏机制及其渗透性演化规律等试验研究的基础上, 结合岩石力学、断裂力学、地下水动力学与渗流理论, 探讨了煤岩剪切破坏-渗流耦合机理。

　　我国煤炭资源丰富，市场需求旺盛。据预测，至2030年我国煤炭需求量将达到45亿～51亿t。然而，煤炭工业的可持续健康发展必然以保障煤矿安全高效生产为前提，但随着煤矿开采深度的不断增加，煤与瓦斯突出以及由此引起的瓦斯超限、瓦斯爆炸等煤矿瓦斯灾害愈演愈烈，造成严重的人员伤亡和财产损失，已成为制约我国煤炭工业发展的瓶颈。因此，预防煤矿瓦斯灾害事故是国家层面亟待解决的重大安全问题。

　　众所周知，受历史上复杂地质构造运动及煤矿开采活动等影响，煤岩体中含有大量产状不同且大小不一的裂隙，这些裂隙既是煤层瓦斯的主要流动通道，同时也是导致煤岩在工程结构和力学性能上呈现非均质、非线性、非连续、各向异性的原因。随着人们对地下空间需求的增加，如矿产资源勘探开发、城市地下轨道建设、隧道开挖、修建拦水大坝等，裂隙岩体与地下流体的耦合效应不断显现。据统计，90%以上的岩质边坡破坏与地下水渗透作用有关；60%的矿井事故涉及岩体移动和地下流体渗透作用；30%的水利大坝失事事故由坝体垮塌和渗流作用所引起。

　　此外，水库蓄水、地下和露天煤炭开采、地下流体和天然气开发以及向地层注入流体等均可诱发地震。例如，增加孔隙水压力产生的流体注入，或者液（气）体的大量开采，将产生足够的应力（应变），随着时间的推移，可能会导致一场突如其来的灾难性大地震。注水诱发地震通常从断层附近的地层流体压力引起增加或减少摩擦强度开始，其中由流体注入诱发地震的案例为美国丹佛地震（3次5级至5.5级的地震）；2012年布劳利震群产生了2次震级大于5.3级走滑地震和地热区附近的地表破裂。研究表明，在沉积盆地内，流体注入可以诱发浅层地震，如油气资源的二次开采、岩溶采矿、二氧化碳地质封存、库区蓄水等均有诱发地震现象发生的记录。中国科学院科技战略咨询研究院等单位发布的《2017研究前沿》报告中指出，流体注入诱发地震研究成为地球科学研究热点。近年来，由于水力压裂技术被广泛应用于非常规油气的开采中，因此研究煤岩体与地下流体耦合机制对水力压裂工程风险防控尤为重要。

　　从工程实践的客观需求来看，开展地应力场、渗流场和温度场多场耦合条件下煤岩体中裂隙的开裂、扩展、贯通损伤演化过程及煤岩体应力-渗流耦合机理的基础研究，对煤矿安全开采及维护岩体工程围岩稳定性不仅具有十分重要的理论研究价值，还具有工程指导意义。

　　本书共分7章：第1章由许江、刘义鑫撰写；第2章由彭守建、陈灿灿、贾立撰写；第3章由许江、彭守建、刘义鑫撰写；第4章由彭守建、刘义鑫撰写；第5章由许江、刘义鑫撰写；第6章由彭守建、刘义鑫撰写；第7章由刘义鑫、彭守建撰写。全书由彭守建、许江和贾立统一审核、定稿。

　　在本书出版之际，感谢国家自然科学基金面上项目（ 51474040，51874055，51974041）和中央高校基本科研业务费（ 2022CDJQY-011）对本书研究工作的资助；感谢重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室以及复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室提供的大力支持和帮助！

　　由于水平和学识有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。

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