随着煤炭资源开采深度的逐步加深，我国煤与瓦斯突出灾害变得日益严重。国内外大量突出事故案例表明，突出一般发生在煤质松软破碎的构造带，且事故现场也会出现粉煤分选的现象。这种高度破碎的煤体其自身孔隙结构遭到破坏，使得瓦斯在煤粒中扩散运移的难度大大降低，从而促使了极速解吸瓦斯流的大量形成。然而目前对于瓦斯快速解吸扩散的认识仍停留在定性的描述上，缺乏定量的描述模型进行精准刻画。本书力图运用分子扩散动力学、分形几何学、岩石力学、渗流力学、地球化学、吸附动力学等理论，采用极限近似法、变量替换法、分离变量法等数学处理方法，构建能反映破碎过程孔隙损伤的菲克扩散模型，揭示粒径减小对解吸速度提升作用的内在机制，进而明确粉煤极速解吸瓦斯在突出发展过程中的作用和存在必要性。

1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤粒微观孔隙结构及损伤机制的研究现状
1.2.2 煤粒吸附／解吸特性及其影响因素研究现状
1.2.3 煤层瓦斯运移理论与瓦斯扩散模型研究现状
1.2.4 煤与瓦斯突出发动及发展机理研究现状
1.3 存在的问题
1.4 主要研究内容及思路
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究思路
2 粉化煤体瓦斯快速解吸的宏观特性
2.1 样品的制取
2.2 粉化煤体的基本物性参数
2.2.1 工业分析
2.2.2 堆积密度
2.3 粉化程度对煤体瓦斯吸附特性的影响
2.4 粉化程度对煤体瓦斯解吸特性的影响
2.5 本章小结
3 粉化程度对煤粒孔隙的损伤机制
3.1 粉化煤体表面孔隙形态的变化特征
3.2 粉化煤体大、中孔分布及其结构形态特征
3.2.1 压汞实验
3.2.2 煤粒损伤对大、中孔孔容分布的影响
3.2.3 煤粒损伤对大、中孔比表面积分布的影响
3.2.4 煤粒损伤对大、中孔孔隙长度分布的影响
3.3 粉化煤体小、微孔分布及其结构形态特征
3.3.1 液氮实验
3.3.2 煤粒损伤对小、微孔孔容分布的影响
3.3.3 煤粒损伤对小、微孔比表面积分布的影响
3.3.4 煤粒损伤对小、微孔平均孔径及BET比表面积的影响
3.4 粉化过程中煤粒孔隙损伤的基本路径
3.5 本章小结
4 孔隙裂隙空间尺度特征与瓦斯流动表观特性的内在联系
4.1 粉煤极速解吸形成机制的解释
4.1.1 孔隙扩散控制说
4.1.2 裂隙渗流控制说
4.2 孔隙裂隙系统的尺度划分
4.2.1 分形维数的意义
4.2.2 孔隙裂隙界限与分形维数的关系
4.2.3 基于压汞实验分形维数的孔隙裂隙尺度厘定
4.2.4 基于液氮实验分形维数的孔隙裂隙尺度厘定
4.3 解吸双渗控制模型建立及数值模拟实现
4.3.1 孔隙裂隙渗透率比值与主控流动的关系
4.3.2 Comsol数值模拟及实现
4.3.3 不同主控渗透率情况下解吸曲线形态变化
4.4 主控流动形式对解吸曲线形状的影响
4.4.1 基质扩散方程
4.4.2 裂隙流动方程
4.4.3 孔隙裂隙系统瓦斯流动半经验模型建立
4.4.4 n的取值与解吸曲线的形状
4.5 本章小结
5 时间尺度下菲克扩散系数的衰减机制
5.1 受限空间中自扩散系数的衰减机制
5.1.1 平均菲克扩散系数和瞬时菲克扩散系数
5.1.2 扩散现象的本质与自扩散系数的衰减
5.2 瓦斯解吸时变菲克扩散系数的获得
5.2.1 双渗模型法
5.2.2 极限近似法
5.3 粉煤瓦斯解吸表观菲克扩散系数衰减规律
5.3.1 双渗模型参数是和，2的变化规律
5.3.2 表观菲克扩散系数推算结果对比
5.4 表观菲克扩散系数与自扩散系数衰减规律的相似性
5.5 本章小结
6 含孔隙几何特征菲克扩散模型的构建
6.1 类自扩散系数时变规律的菲克扩散系数时变模型构建
6.2 引入孔隙结构参数的单孔优化模型建立
6.2.1 模型假设
6.2.2 引入参数Dt的单孔优化模型解析解
6.2.3 短时间内单孔优化模型的简化
6.3 孔隙结构几何参数对菲克扩散系数衰减特性及解吸曲线形态的影响
6.3.1 孔径因素
6.3.2 孔长因素
6.3.3 孔形因素
6.4 单孔优化模型的拟合结果
6.4.1 菲克扩散系数衰变曲线的拟合结果
6.4.2 单孔优化模型对解吸曲线的拟合
6.5 本章小结
7 粉化煤体快速解吸瓦斯在突出发展过程中的作用
7.1 突出的基本特征及能量平衡
7.1.1 突出的阶段划分及连续发展的必要条件
7.1.2 突出过程中的能量形式
7.1.3 解吸瓦斯参与搬运做功的判据
7.2 煤体搬运终止时刻的临界瓦斯流速构建
7.2.1 气固两相流的基本流态
7.2.2 大尺度粉煤输运堵塞临界气速
7.3 快速解吸瓦斯的来源
7.3.1 快速解吸瓦斯的最小需求量
7.3.2 搬运突出煤粉的临界突出粒径
7.4 中梁山突出实验中搬运突出煤粉的临界突出粒径估算
7.4.1 中梁山突出实验概况
7.4.2 中梁山突出搬运煤粉所需解吸速度
7.4.3 中梁山突出搬运突出煤粉的临界突出粒径估算
7.4.4 突出现场的粒径分布资料验证
7.5 解吸瓦斯在突出中的作用
7.6 突出易发区的预测
7.7 本章小结
8 煤与瓦斯突出气固两相栓流输运的猜想
8.1 栓流形成的条件
8.2 突出的物理气刀
8.3 突出的气体压力
8.4 突出气固两相流的流速与同气比
8.4.1 基本假设
8.4.2 能量守恒法
8.4.3 质量守恒法
8.4.4 气固两相流的固气比的计算结果
8.5 突出炮响产生的原因
8.6 突出喷出物的分布特征
8.7 突出栓流输运的数值模拟验证
8.8 本章小结
参考文献