煤力学是从防治煤矿瓦斯灾害和瓦斯资源化利用的角度出发，研究含瓦斯煤在地下采矿应力场环境中的力学性能的理论和应用科学，为煤炭和煤层瓦斯资源的开发和安全生产提供理论基础。本书共分十章，主要介绍煤的生成与变质、煤的基本物理性质与孔裂隙特征、煤的瓦斯吸附与解吸性能、煤力学基础、含瓦斯煤的强度与变形、煤的渗透特性及渗透率演化模型、地应力及煤层瓦斯赋存、煤层中的瓦斯流动理论及煤体力学在卸压瓦斯抽采、在煤与瓦斯突出中的应用。 本书介绍内容是岩石力学学科一个新的分支，可供安全工程、采矿工程和煤层气工程等相关专业师生使用，还可供相关企业技术人员和科研院所研究人员参考使用。

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1984年毕业于阜新矿业学院采矿工程专业、获工学学士学位，1990年毕业于中国矿业大学、获工学博士学位。中国矿业大学杰出学者，安全科学与工程学科二级教授、博士生导师。1995年～1997年在德国Dortmund大学做访问学者，2003年在德国Karlsruhe大学从事合作科研工作。8次担任国务院特别重大瓦斯灾害事故调查专家组组长，担任国家煤矿安全技术专家会诊第二组副组长、国家煤矿瓦斯治理专家会诊苏皖片区组长。曾获国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步一等奖8项、二等奖6项。国家安全生产专家组专家、国家安全生产专家组煤矿瓦斯与通风专业组副组长、中国消防协会常务理事、江苏省消防协会常务理事、中国工程建设标准化协会消防系统专业委员会副主任委员

第1章 绪论 1.1 煤与煤系地层 1.1.1 煤与煤层瓦斯 1.1.2 煤系地层 1.2 煤的结构与物理简化模型 1.2.1 煤的孔隙与裂隙 1.2.2 煤的物理简化模型 1.3 煤与岩石的对比 1.3.1 结构与强度对比 1.3.2 吸附性能对比 1.3.3 灾害对比 1.4 煤力学的研究内容 1.4.1 煤力学的定义 1.4.2 煤力学的发展 1.4.3 本书的结构 第2章 煤的生成与变质 2.1 成煤作用 2.2 煤化作用 1.2.1 煤成岩作用 1.2.2 煤变质作用 2.3 煤的显微组分和变质类型 1.3.1 煤的显微组分 1.3.2 煤的变质类型 2.4 煤的基本物理性质 2.4.1 煤的水分 2.4.2 煤的灰分 2.4.3 煤的挥发分 2.4.4 煤的密度 2.4.5 煤的硬度 2.5 瓦斯生成 2.5.1 生物化学成煤瓦斯生成 2.5.2 煤化变质作用瓦斯生成 2.5.3 煤层瓦斯的组分 2.5.4 煤层瓦斯赋存状态 2.6 岩浆侵入对煤的变质及瓦斯赋存的影响 2.6.1岩浆侵入煤层的方式 2.6.2岩浆的热温度场分析 2.6.3岩浆对煤变质程度的影响 2.6.4岩浆对瓦斯赋存的影响 第3章 煤的孔隙 3.1 煤的孔隙分类 3.1.1 现有孔隙分类综述 3.1.2 基于瓦斯微孔填充与运移的孔隙分类 3.1.3 描述孔隙特征的基本参数 3.2 煤的孔隙测定方法 3.2.1 煤孔隙测定方法综述 3.2.2 压汞法 3.2.3 低压氮气吸附法 3.2.4 低压二氧化碳吸附法 3.2.5 计算机断层扫描法 3.3 煤的孔隙特征分析 3.3.1 压汞法孔隙特征分析 3.3.2 低压氮气吸附法孔隙特征分析 3.3.3 低压二氧化碳吸附法孔隙特征分析 3.3.4 计算机断层扫描法孔隙特征分析 3.3.5 煤孔隙特征的综合分析 3.4 煤基质的特征 3.4.1 煤基质定义 3.4.2 煤基质尺度分布 3.4.3 煤基质的形状因子 第4章 煤的瓦斯吸附与解吸性能 4.1 瓦斯微孔填充与表面吸附 4.1.1 煤与甲烷分子之间的相互作用 4.1.2 瓦斯的微孔填充 4.1.3 瓦斯的表面吸附 4.1.4 煤对瓦斯的吸附作用 4.2 瓦斯吸附与解吸性能测试定方法 4.2.1 瓦斯吸附性能测定方法 4.2.2 瓦斯解吸性能测定方法 4.3 瓦斯吸附性能分析 4.3.1 煤对瓦斯的吸附规律 4.3.2 影响煤吸附性能的主要因素 4.3.3 煤的变质程度与瓦斯吸附 4.4 瓦斯解吸性能分析 4.4.1 煤中瓦斯解吸原理 4.4.2 影响煤解吸性能的主要因素 4.4.3 煤的瓦斯解吸模型 4.4.4 煤的瓦斯解吸性能在瓦斯含量测定中的应用 第5章 煤中瓦斯的扩散 5.1 煤中瓦斯的扩散过程 4.1.1 煤中瓦斯扩散 4.1.2 煤中瓦斯的扩散形式 4.1.3 瓦斯扩散的影响因素 5.2 煤粒瓦斯扩散 5.2.1 煤粒瓦斯扩散的动力学模型 5.2.2 煤粒瓦斯扩散的经验模型 5.2.3 动力学模型与经验模型的关系 5.2.4 煤粒瓦斯扩散的实验分析 5.3 煤体瓦斯扩散 5.3.1 煤粒与煤体扩散的差异性 5.3.2 煤体扩散的测定方法 5.3.3 煤体瓦斯扩散的实验分析 第6张 煤力学基础 6.1 应力状态 6.1.1 应力的概念 6.1.2 一点的应力状态描述 6.1.3 平面应力状态及应力圆 6.1.4 主应力与主方向 6.2 应变状态 6.2.1 变形与应变的概念 6.2.2 几何方程 6.2.3 主应变与体积应变 6.3 强度准则 6.3.1 Mohr-Coulomb准则 6.3.2 D-P准则 6.3.3 格里菲斯准则 6.4 有效应力 第7章 煤的强度与变形 7.1 煤的力学特性实验方法 7.1.1 煤粒力学特性实验方法 7.1.2 煤体力学性能实验方法 7.1.3 煤样制备方法 7.2 煤粒力学特性 7.2.1 煤的构造作用分级 7.2.2 煤粒强度与变形特性 7.2.3 煤粒的破碎能量分析 7.3 含瓦斯煤的强度特性 7.3.1 煤的常规压缩实验 7.3.2 含瓦斯煤的峰前卸围压实验 7.3.3 含瓦斯煤的强度特性分析 7.4 含瓦斯煤的变形特性 7.4.1 煤吸附瓦斯的膨胀变形 7.4.2 含瓦斯煤的变形特性分析 7.4.3 瓦斯对煤体变形特性的影响 7.5 含瓦斯煤的本构方程 7.5.1 煤的本构关系特征 7.5.2 线弹性阶段 7.5.3 弹塑性阶段 7.5.4 理想塑性阶段 7.5.5 应变软化阶段 7.6 含瓦斯煤的微观变形和宏观破坏特征 7.6.1 含瓦斯煤的微观变形特征 7.6.2 含瓦斯煤的宏观破坏特征 7.7 含瓦斯煤的损伤扩容 7.7.1 C. D. Martin裂隙应变模型 7.7.2 煤体损伤扩容渐进破坏机制 7.7.3 煤体损伤扩容屈服准则 第8章 煤的渗透特性及其演化模型 8.1 渗透性的基本概念与理论基础 8.1.1 渗透性的基本概念 8.1.2 渗透性演化的理论基础 8.2 经典渗透性演化模型 8.2.1 Palmer-Mansoori(PM)模型 8.2.2 Shi-Durucan(SD)模型 8.2.3 Robertson-Christiansen(RC)模型 8.2.4 经典渗透率模型评价 8.3 煤的渗透特性实验方法 8.3.1 实验仪器 8.3.2 实验原理及方法 8.4 有效应力与吸附变形对煤体渗透性的影响 8.4.1 有效应力对渗透率的影响 8.4.2 吸附变形对渗透率的影响 8.4.3 有效应力与吸附变形的竞争作用 8.5 高应力煤体微观损伤渗透率演化 8.5.1 加卸载过程中的渗透率演化 8.5.2 渗透率演化的原因分析 8.6 应力扰动对煤体渗透性的影响 8.6.1 加载过程中的渗透率演化规律 8.6.2 卸载过程中的渗透率演化规律 8.6.3 加卸载过程中的渗透率演化差异分析 8.6.4 卸载过程中煤体损伤演化与渗透率关系 8.7 应力扰动区煤体渗透率演化模型 8.7.1模型构建的基本思路 8.7.2采动应力扰动作用下煤体渗透率演化模型 8.7.3 气固耦合作用下煤体渗透率演化模型 8.7.4 采动应力扰动及气固耦合作用的煤体渗透率演化模型 第9章 地应力及煤层瓦斯赋存 9.1 地应力的基本概念 9.1.1 地应力的概念 9.1.2 地应力的简单模型 9.2 地应力的现场测量方法 9.2.1 基本原理 9.2.2 水压致裂法 9.2.3 应力解除法 9.3 地应力随埋深的演化规律 9.3.1 地应力测试结果 9.3.2 地应力随埋深的演化规律 9.4 煤系地层构造应力 9.4.1 构造应力 9.4.2 构造对煤层赋存的影响 9.4.3 构造应力对煤的动力变质作用 9.5 瓦斯参数随埋深的变化 9.5.1 瓦斯压力随埋深的变化 9.5.2 瓦斯含量随埋深的变化 9.5.3 渗透率随埋深的变化 第10章 煤层中的瓦斯流动理论 10.1 煤层瓦斯流动基本规律 10.1.1煤层瓦斯流动过程 10.1.2煤层瓦斯流场分类 10.2 煤层瓦斯流动模型 10.2.1 运动方程 10.2.2 气体状态方程 10.2.3 质量守恒方程 10.2.4 气固耦合模型 10.2.5 初始条件及边界条件 10.2.6 数值计算方法简介 10.3 吸附平衡过程中煤样孔隙压力及渗透性演化 10.3.1物理模型 10.3.2孔隙压力随吸附平衡时间的演化特征 10.3.3渗透率随吸附平衡时间的演化特征 10.4 煤层瓦斯抽采分析 10.4.1 物理模型 10.4.2 计算参数 10.3.3 结果分析 第11章 煤力学在卸压瓦斯抽采中的应用 11.1 卸压瓦斯抽采概述 11.2 采动应力及膨胀变形的演化规律 11.2.1采动应力的演化规律 11.2.2膨胀变形的时空特征 11.3 卸压煤层渗透性的时空分布规律 11.3.1卸压煤层渗透性的时空分布规律预测的基本方法 11.3.2卸压煤层体积应力及渗透性的时空分布规律 11.4 卸压瓦斯抽采及其流场特性 11.4.1卸压瓦斯抽采流场的初始及边界条件 11.4.2卸压瓦斯抽采过程分析 11.4.3瓦斯日抽采量的演化特征 11.5钻孔卸压瓦斯抽采方法 11.5.1 钻孔卸压瓦斯抽采方法简介 11.5.2 钻孔卸压瓦斯抽采应用效果 第12章 煤力学在煤与瓦斯突出中的应用 12.1 煤与瓦斯突出概述 12.1.1 煤与瓦斯突出的规律 12.1.2 研究方法 12.2 煤与瓦斯突出的力学机制 12.2.1煤与瓦斯突出假说 12.2.2煤与瓦斯突出过程 12.2.3煤与瓦斯突出的充分必要条件 12.3 煤与瓦斯突出的发动 12.3.1 煤与瓦斯突出前期的理论模型 12.3.2 煤与瓦斯突出发动的失稳判据 12.3.3 数值模型解算 12.3.4 煤与瓦斯突出发动的影响因素分析 12.3.5 煤体力学性质对突出倾向的影响 12.4 煤与瓦斯突出的发展过程 12.4.1 煤与瓦斯突出发展过程特征分析 12.4.2 煤与瓦斯突出发展过程验证分析 12.5 粉煤急速解吸对突出煤体搬运的作用 12.5.1 突出发展过程中煤体搬运所需瓦斯量 12.5.2 急速解吸瓦斯的来源