| 中文摘要 | 第3-5页 |
| 英文摘要 | 第5-14页 |
| 1 绪论 | 第14-30页 |
| 1.1 引言 | 第14-16页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第16-27页 |
| 1.2.1 低渗煤层增透强化抽采技术国内外研究现状 | 第16-21页 |
| 1.2.2 CO_2-ECBM国内外研究现状 | 第21-23页 |
| 1.2.3 液态CO_2相变致裂技术国内外研究现状 | 第23-24页 |
| 1.2.4 煤岩体高压流体冲击致裂力学机理国内外研究现状 | 第24-26页 |
| 1.2.5 煤岩体卸压增渗机理国内外研究现状 | 第26-27页 |
| 1.3 本论文研究内容及其技术路线 | 第27-30页 |
| 1.3.1 研究内容 | 第27-29页 |
| 1.3.2 研究技术路线 | 第29-30页 |
| 2 煤岩基本物理力学性质测试 | 第30-60页 |
| 2.1 概述 | 第30页 |
| 2.2 煤岩物理力学参数测试 | 第30-40页 |
| 2.2.1 样品选择与制备 | 第30-31页 |
| 2.2.2 工业分析 | 第31-32页 |
| 2.2.3 SEM微观形态及EDS成分分析 | 第32-35页 |
| 2.2.4 压汞试验 | 第35-36页 |
| 2.2.5 煤岩CH4及CO_2等温吸附试验 | 第36-38页 |
| 2.2.6 基本力学性质测试 | 第38-40页 |
| 2.3 煤岩赋存原岩应力测试 | 第40-59页 |
| 2.3.1 地应力在液态CO_2相变射孔致裂增透过程中的作用 | 第40页 |
| 2.3.2 声发射Kaiser效应法原岩应力测试方法研究 | 第40-56页 |
| 2.3.3 钻孔套心应力解除法地应力测试 | 第56-59页 |
| 2.4 小结 | 第59-60页 |
| 3 液态CO_2相变射孔气体冲击动力特征理论及实验研究 | 第60-102页 |
| 3.1 概述 | 第60页 |
| 3.2 CO_2基本性质及其状态方程研究 | 第60-64页 |
| 3.2.1 二氧化碳基本性质 | 第60-62页 |
| 3.2.2 二氧化碳状态方程 | 第62-63页 |
| 3.2.3 二氧化碳相变射孔致裂过程相态分布特征 | 第63-64页 |
| 3.3 CO_2射流流体动力学基本方程 | 第64-68页 |
| 3.3.1 连续性方程 | 第65页 |
| 3.3.2 运动方程 | 第65-66页 |
| 3.3.3 能量方程 | 第66-67页 |
| 3.3.4 动量方程 | 第67页 |
| 3.3.5 湍流模型 | 第67-68页 |
| 3.4 液态CO_2相变射孔流体动力特征理论研究 | 第68-78页 |
| 3.4.1 高压气体冲击射流声速及马赫数 | 第68页 |
| 3.4.2 液态CO_2相变高压气体冲击射流出口速度及质量流量理论模型 | 第68-70页 |
| 3.4.3 定量液态CO_2相变高压气体冲击射流出口压力理论模型 | 第70-72页 |
| 3.4.4 液态CO_2相变高压气体冲击射流形态分区结构特征 | 第72-73页 |
| 3.4.5 高压CO_2 气体冲击射流速度分布特征 | 第73-74页 |
| 3.4.6 高压CO_2气体冲击射流动压分布特征 | 第74-77页 |
| 3.4.7 高压CO_2气体冲击射流打击力理论模型 | 第77-78页 |
| 3.5 液态CO_2相变射孔煤岩体致裂实验装置研发 | 第78-83页 |
| 3.5.1 系统主要结构组成 | 第78-82页 |
| 3.5.2 主要技术参数 | 第82页 |
| 3.5.3 系统主要功能及特点 | 第82-83页 |
| 3.6 液态CO_2相变高压气体射流冲击动力特征实验研究 | 第83-100页 |
| 3.6.1 实验方案 | 第83页 |
| 3.6.2 液态CO_2相变高压气体射流形态特征实验研究 | 第83-85页 |
| 3.6.3 液态CO_2相变高压气体射流速度与压力规律研究 | 第85-90页 |
| 3.6.4 高压CO_2气体射流打击力随系统初始压力变化规律研究 | 第90-94页 |
| 3.6.5 高压CO_2气体射流打击力随靶体距离变化规律研究 | 第94-98页 |
| 3.6.6 高压CO_2气体射流打击力随打击角度变化规律研究 | 第98-100页 |
| 3.7 小结 | 第100-102页 |
| 4 液态CO_2相变射孔冲击致裂裂隙扩展机理及数值模拟研究 | 第102-134页 |
| 4.1 概述 | 第102页 |
| 4.2 液态CO_2相变射孔冲击煤岩体起裂压力、起裂模型 | 第102-107页 |
| 4.2.1 地应力条件下倾斜钻孔孔壁应力分布 | 第102-104页 |
| 4.2.2 地应力条件下倾斜钻孔孔壁煤岩本体起裂模型 | 第104-105页 |
| 4.2.3 倾斜钻孔沿天然裂隙剪切破坏起裂压力及起裂模型研究 | 第105-106页 |
| 4.2.4 倾斜钻孔沿天然裂隙张性破坏起裂压力及起裂模型研究 | 第106-107页 |
| 4.3 地应力条件下倾斜钻孔优势致裂方向判断方法研究及应用 | 第107-110页 |
| 4.3.1 地应力条件下倾斜钻孔优势致裂方向判断方法 | 第107-108页 |
| 4.3.2 白皎煤矿液态CO_2相变射孔优势方向确定 | 第108-110页 |
| 4.4 液态CO_2相变高速气体冲击煤岩体起裂破坏力学机理研究 | 第110-114页 |
| 4.4.1 二氧化碳相变高速气体冲击煤岩体应力分布理论研究 | 第110-112页 |
| 4.4.2 二氧化碳相变高速气体冲击煤岩体破坏半径理论研究 | 第112-114页 |
| 4.5 煤岩体液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展及转向力学机理研究 | 第114-119页 |
| 4.5.1 含瓦斯煤岩体液态二氧化碳相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 | 第114-116页 |
| 4.5.2 液态CO_2相变射孔煤岩体裂隙断裂准则 | 第116-118页 |
| 4.5.3 煤体液态二氧化碳相变射孔致裂裂隙转向机理研究 | 第118-119页 |
| 4.6 煤体液态二氧化碳相变射孔致裂及裂隙扩展规律模拟研究 | 第119-132页 |
| 4.6.1 数值模拟软件及原理介绍 | 第119页 |
| 4.6.2 模型建立及研究方案 | 第119-121页 |
| 4.6.3 不同地应力条件下液态CO_2相变射孔煤岩体致裂裂隙分布研究 | 第121-127页 |
| 4.6.4 不同射流压力条件下液态CO_2相变射孔致裂裂隙分布特征研究 | 第127-131页 |
| 4.6.5 液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展基本形态规律研究 | 第131-132页 |
| 4.7 小结 | 第132-134页 |
| 5 液态CO_2相变射孔冲击致裂裂隙扩展规律实验研究 | 第134-178页 |
| 5.1 概述 | 第134页 |
| 5.2 煤岩体液态CO_2相变射孔冲击破坏宏微观特征实验研究 | 第134-142页 |
| 5.2.1 实验方案 | 第134-135页 |
| 5.2.2 实验结果分析 | 第135-142页 |
| 5.2.3 实验结论 | 第142页 |
| 5.3 三轴应力条件下液态CO_2相变射孔致裂及裂隙扩展规律研究 | 第142-175页 |
| 5.3.1 类煤岩材料试件制备 | 第143-145页 |
| 5.3.2 实验方案及实验流程 | 第145-147页 |
| 5.3.3 不同初始压力条件下液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 | 第147-155页 |
| 5.3.4 不同主应力比条件下液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 | 第155-163页 |
| 5.3.5 不同力学强度试件液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 | 第163-168页 |
| 5.3.6 含层理煤岩体液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律 | 第168-171页 |
| 5.3.7 含裂隙煤岩体液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律 | 第171-174页 |
| 5.3.8 实验结论 | 第174-175页 |
| 5.4 小结 | 第175-178页 |
| 6 低透煤层液态CO_2相变射孔致裂卸压增渗机理研究 | 第178-208页 |
| 6.1 概述 | 第178页 |
| 6.2 煤岩体液态CO_2相变射孔致裂增透作用机制分析 | 第178-181页 |
| 6.3 含瓦斯煤岩体卸压增渗实验及理论研究 | 第181-194页 |
| 6.3.1 含瓦斯煤岩体卸压增渗实验条件及方法 | 第181-184页 |
| 6.3.2 试验结果与分析 | 第184-188页 |
| 6.3.3 基于立方体结构的煤岩体卸压损伤渗透率模型研究 | 第188-193页 |
| 6.3.4 模型验证 | 第193-194页 |
| 6.4 穿层钻孔液态CO_2相变致裂抽采煤层瓦斯压降规律研究 | 第194-205页 |
| 6.4.1 穿层钻孔抽采过程煤层瓦斯压力分布模型建立 | 第195-197页 |
| 6.4.2 瓦斯抽采压降漏斗形态及其时效特征研究 | 第197-200页 |
| 6.4.3 瓦斯抽采压降漏斗随煤层物性参数变化规律研究 | 第200-205页 |
| 6.5 小结 | 第205-208页 |
| 7 低渗煤岩体液态CO_2相变射孔致裂增透技术应用研究 | 第208-238页 |
| 7.1 概述 | 第208页 |
| 7.2 液态二氧化碳相变射孔煤岩致裂技术装置研发 | 第208-211页 |
| 7.2.1 技术原理 | 第208页 |
| 7.2.2 系统主要结构 | 第208-211页 |
| 7.2.3 系统主要技术参数 | 第211页 |
| 7.2.4 系统的主要功能及优点 | 第211页 |
| 7.3 液态CO_2相变射孔致裂增透网格式ECBM方法研究及应用 | 第211-224页 |
| 7.3.1 白皎煤矿试验地点概况 | 第211-212页 |
| 7.3.2 现场试验及施工步骤 | 第212-214页 |
| 7.3.3 现场试验结果分析 | 第214-223页 |
| 7.3.4 液态CO_2相变射孔致裂网格式抽采方法应用及效果评价 | 第223-224页 |
| 7.4 松软煤层顺层钻孔液态CO_2相变射孔致裂增透技术应用 | 第224-236页 |
| 7.4.1 杉木树煤矿应用地点概况 | 第224-225页 |
| 7.4.2 松软煤层顺层钻孔液态CO_2相变射孔致裂增透试验研究 | 第225-230页 |
| 7.4.3 松软煤层顺层钻孔液态CO_2相变射孔致裂增透防突效果研究 | 第230-236页 |
| 7.5 小结 | 第236-238页 |
| 8 结论与展望 | 第238-244页 |
| 8.1 本文的研究成果及结论 | 第238-241页 |
| 8.2 主要创新点 | 第241-242页 |
| 8.3 后续研究工作及展望 | 第242-244页 |
| 参考文献 | 第244-260页 |
| 附录 | 第260-264页 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的学术论文 | 第260-261页 |
| B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 | 第261页 |
| C.作者在攻读博士学位期间申请的专利 | 第261-262页 |
| D.作者在攻读博士学位期间所获科技成果奖励及荣誉 | 第262-263页 |
| E.学位论文数据集 | 第263-264页 |
| 致谢 | 第264页 |
