| 中文摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第13-29页 |
| 1.1 研究背景及目的意义 | 第13-14页 |
| 1.2 研究现状与存在问题 | 第14-25页 |
| 1.2.1 非煤岩石强度和变形特征的实验研究综述 | 第14-17页 |
| 1.2.2 煤岩强度及变形特征的实验研究现状及评述 | 第17-20页 |
| 1.2.3 煤岩压缩破裂声发射实验研究现状及评述 | 第20-25页 |
| 1.3 研究方法及研究内容 | 第25-28页 |
| 1.3.1 研究方法及思路 | 第25页 |
| 1.3.2 研究内容 | 第25-26页 |
| 1.3.3 完成的工作量 | 第26-28页 |
| 1.4 创新点 | 第28-29页 |
| 2 区域地质特征 | 第29-43页 |
| 2.1 基本地质特征 | 第29-30页 |
| 2.2 地层概述 | 第30-31页 |
| 2.3 含煤地层 | 第31-33页 |
| 2.4 构造特征 | 第33-36页 |
| 2.5 石炭—二叠系聚煤特征 | 第36-40页 |
| 2.5.1 含煤岩系沉积环境概述 | 第36-38页 |
| 2.5.2 成煤环境与聚煤模式 | 第38-39页 |
| 2.5.3 古地理特征与聚煤作用 | 第39-40页 |
| 2.6 岩浆活动 | 第40-43页 |
| 2.6.1 各期岩浆岩基本特征 | 第40-41页 |
| 2.6.2 区域岩浆热活动对煤层气生成的影响 | 第41-43页 |
| 3 煤层的割理特征及煤岩的抗拉强度 | 第43-58页 |
| 3.1 割理类型及特征 | 第43-45页 |
| 3.2 影响割理发育程度的因素 | 第45-47页 |
| 3.2.1 影响割理发育程度的煤储层因素 | 第45-46页 |
| 3.2.2 割理与煤级的关系 | 第46-47页 |
| 3.3 割理对煤层渗透率的影响 | 第47-49页 |
| 3.3.1 割理平面组合类型划分 | 第47页 |
| 3.3.2 煤层割理系统的发育程度是影响渗透性的内在因素 | 第47-48页 |
| 3.3.3 利用割理描述要素来评价储层渗透性 | 第48页 |
| 3.3.4 沁水盆地南部寺河矿3 号煤层的割理特征 | 第48-49页 |
| 3.4 晋城煤的抗拉强度特征 | 第49-58页 |
| 3.4.1 煤岩抗拉强度测试 | 第51-53页 |
| 3.4.2 测试结果综合分析 | 第53-58页 |
| 4 饱和含水煤岩的单轴抗压强度特征 | 第58-73页 |
| 4.1 试验方法说明 | 第58-60页 |
| 4.1.1 试验要求与说明 | 第58-59页 |
| 4.1.2 计算公式 | 第59-60页 |
| 4.2 试验结果与分析 | 第60-62页 |
| 4.2.1 煤层单轴压缩破坏特征 | 第60页 |
| 4.2.2 加载轴线方向对煤块的抗压强度σc 和弹性模量有显著的影响 | 第60-62页 |
| 4.3 煤层单轴抗压强度特征 | 第62-67页 |
| 4.4 煤样的全应力－应变曲线类型和变形机理 | 第67-73页 |
| 4.4.1 煤岩单轴压缩全应力—应变曲线类型 | 第67-69页 |
| 4.4.2 煤岩单轴压缩条件下的变形破坏机制 | 第69-71页 |
| 4.4.3 煤岩变形破坏过程中的能量积聚与耗散规律 | 第71-73页 |
| 5 饱和含水煤岩的三轴压缩强度及变形特征的试验研究 | 第73-86页 |
| 5.1 试验方法及煤样制备 | 第73-76页 |
| 5.1.1 试验要求与说明 | 第73-74页 |
| 5.1.2 计算公式 | 第74-75页 |
| 5.1.3 试验结果 | 第75-76页 |
| 5.2 常规三轴压缩条件下煤岩的变形特征 | 第76-81页 |
| 5.2.1 煤样峰值应变与围压的关系 | 第76-79页 |
| 5.2.2 煤样弹性模量与围压的关系 | 第79-81页 |
| 5.3 常规三轴压缩条件下煤岩的强度特征 | 第81-84页 |
| 5.4 煤的粘聚力和内摩擦角 | 第84-86页 |
| 6 饱和含水煤岩的声发射特征 | 第86-94页 |
| 6.1 前言 | 第86-87页 |
| 6.2 单轴压缩条件下煤岩破坏过程的声发射试验 | 第87-88页 |
| 6.3 煤岩单轴压缩条件下的声发射特征 | 第88-94页 |
| 6.3.1 煤样单轴压缩情况下的应力－应变曲线特征 | 第88-89页 |
| 6.3.2 煤样声发射应变－振铃计数率曲线的类型特征 | 第89-91页 |
| 6.3.3 煤样在不同方向上声发射特征的差异 | 第91-93页 |
| 6.3.4 振铃计数率和能量计数率的关系 | 第93-94页 |
| 7 水力压裂有限元数值模拟 | 第94-105页 |
| 7.1 有限元数值模拟技术 | 第94-97页 |
| 7.1.1 有限元方法概述 | 第94-95页 |
| 7.1.2 ANSYS 功能及特点 | 第95-97页 |
| 7.2 水力压裂数值模拟基础 | 第97-102页 |
| 7.2.1 计算模型 | 第97-98页 |
| 7.2.2 破裂准则 | 第98页 |
| 7.2.3 地应力 | 第98-99页 |
| 7.2.4 破裂压力计算方法 | 第99-102页 |
| 7.3 模型选择对模拟结果的影响 | 第102-105页 |
| 7.3.1 模型尺寸对模拟结果的影响 | 第102-103页 |
| 7.3.2 网格划分对模拟结果的影响 | 第103-104页 |
| 7.3.3 裂隙宽度对水力压裂模拟结果的影响 | 第104-105页 |
| 8 有限元数值模拟的破裂压力计算 | 第105-130页 |
| 8.1 煤岩中无裂缝时的破裂压力 | 第105-109页 |
| 8.1.1 计算模型 | 第105-106页 |
| 8.1.2 破裂压力 | 第106-107页 |
| 8.1.3 地应力对破裂压力的影响 | 第107-109页 |
| 8.2 先存裂缝对压裂的影响 | 第109-119页 |
| 8.2.1 计算模型 | 第111页 |
| 8.2.2 破裂压力 | 第111-117页 |
| 8.2.3 含裂缝时破裂压力与不含裂缝时破裂压力的比较 | 第117-118页 |
| 8.2.4 压裂裂缝启裂方位 | 第118-119页 |
| 8.3 煤岩力学性质的不均匀性对破裂压力的影响 | 第119-130页 |
| 8.3.1 计算模型 | 第119-120页 |
| 8.3.2 计算结果 | 第120页 |
| 8.3.3 煤岩力学性质对最大拉应力位置的影响 | 第120-124页 |
| 8.3.4 材料的各向异性对破裂压力的影响 | 第124-128页 |
| 8.3.5 材料各向异性和各向同性时破裂压力的对比 | 第128-130页 |
| 9 结论 | 第130-131页 |
| 致谢 | 第131-132页 |
| 参考文献 | 第132-141页 |
| 附录 | 第141页 |
| 1 个人简历 | 第141页 |
| 2 攻读博士期间第一作者发表的学术论文 | 第141页 |
