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第一章 煤矿瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术1

第一节 国内外技术发展现状1

一、瓦斯含量预测方法1

二、瓦斯涌出量预测方法1

三、煤与瓦斯突出区域预测方法2

第二节 以瓦斯地质理论为基础的瓦斯赋存规律分析3

一、多源瓦斯含量数据融合分析方法3

二、煤层瓦斯含量的地质要素分析和预测5

三、瓦斯含量多变量预测模型6

第三节 瓦斯涌出量预测方法7

一、不同预测方法的分析7

二、分源预测法和瓦斯地质数学模型法的技术融合8

三、变量取值和筛选方法9

第四节 突出区域预测的瓦斯地质方法10

一、煤与瓦斯突出区域的预测方法和指标分析10

二、多尺度突出区域预测的瓦斯地质方法技术集成11

三、构造煤厚度指标临界值的确定方法12

四、瓦斯含量指标临界值的确定12

第五节 瓦斯地质编图和可视化预测系统13

一、矿井基础图件数字化表达和瓦斯地质信息库建立13

二、数字化瓦斯地质编图系统的设计和实现14

三、瓦斯含量可视化预测17

第六节 瓦斯灾害危险区预测技术的示范应用18

一、试验矿区地质构造特征18

二、试验矿区煤与瓦斯动力现象的规律20

三、多源瓦斯融合分析及含量预测技术应用22

四、瓦斯涌出的地质因素分析和预测模型32

五、试验矿区突出区域预测的方法和指标35

第七节 小结42

一、多源瓦斯地质信息融合的瓦斯赋存规律研究方法42

二、以瓦斯地质数学模型法为基础的瓦斯涌出量预测技术42

三、多尺度突出区域预测的瓦斯地质方法和指标43

四、突出区域预测的瓦斯地质方法示范应用43

五、多尺度瓦斯地质编图方法和可视化预测系统43

第二章 煤与瓦斯突出预测预报技术45

第一节 国内外技术发展现状45

一、静态（钻孔）指标法45

二、动态（连续）指标法45

第二节 煤与瓦斯突出的日常预测预报技术46

一、WT—05型瓦斯解吸规律测定仪46

二、试验矿井突出预测敏感指标和临界值研究48

第三节 基于电磁辐射原理的煤与瓦斯突出预测技术55

一、煤岩电磁辐射特征规律55

二、电磁辐射监测预警准则56

三、电磁辐射监测预警技术的完善研究60

四、现场应用考察65

第四节 基于声发射和瓦斯涌出动态的突出预测技术75

一、受载煤岩体声发射规律75

二、声发射信号特征参数76

三、声发射在波导器内传播规律的数值模拟78

四、波导器声发射传播规律的实验室研究83

五、声发射传感器安装工艺研究84

六、声发射监测煤与瓦斯突出现场试验92

第五节 小结95

一、常规静态指标预测预报技术95

二、动态连续指标预测预报技术96

第三章 防爆型探地雷达井下探测技术97

第一节 国内外技术发展现状97

第二节 探地雷达探测技术理论基础98

一、基本原理98

二、雷达波在介质中的传播特性99

三、雷达波在不同介质界面的反射特性和距离定位99

四、探地雷达探测煤矿井下地质构造的可行性100

五、煤岩地层的雷达波传播理论模型101

第三节 防爆型探地雷达天线研究105

一、防爆型探地雷达天线研究105

二、防爆型探地雷达天线测试分析106

第四节 KJH—D防爆型探地雷达工作方法研究109

一、防爆型探地雷达天线的工作方式109

二、防爆型探地雷达测线布置方式109

三、天线频率的选择110

四、防爆型探地雷达的工作要点110

第五节 防爆型探地雷达数据处理方法110

一、增益处理110

二、滤波处理113

第六节 针对煤岩地层的井下雷达正演模型114

一、电磁波波场传播正演数字模拟114

二、高频电磁波模型试验115

第七节 防爆型探地雷达现场应用考察119

一、淮南矿区现场应用考察119

二、松藻矿区现场应用考察122

第八节 小结124

第四章 煤层瓦斯压力测定技术126

第一节 国内外技术发展现状126

一、煤层瓦斯压力间接测定方法126

二、煤层瓦斯压力直接测定方法127

三、存在的问题131

第二节 测压仪端头密封装置的改进和完善132

一、可变形弹性胶圈密封件的改进132

二、聚氨酯胶囊端头密封装置的研制135

三、布袋式软胶囊端头封孔装置的研制136

四、钢丝硬胶囊端头封孔装置的改进137

第三节 瓦斯测压仪机械结构优化138

一、胶囊结构参数的改进138

二、测压仪瓦斯进气端头的结构设计138

三、前后胶囊连接方式优化139

四、测压仪接头的结构设计140

第四节 自动充气补偿控制压力阀141

第五节 瓦斯压力测定数据采集、显示和分析集成系统142

一、信息集成体系的结构和功能142

二、瓦斯压力数字信息集成硬件设计143

三、瓦斯压力数字仪软件开发144

第六节 三相泡沫密封液研究145

一、发泡剂及其浓度选择145

二、稳泡剂及其浓度选择148

三、固相填充物的选择和配比实验151

四、三相泡沫裂隙封堵性能实验152

第七节 煤层瓦斯压力测定技术现场试验考察155

一、晋城煤业集团成庄矿瓦斯压力测定试验155

二、铜川矿务局示范矿井瓦斯压力测定试验159

第八节 小结162

第五章 井下瓦斯抽放钻孔施工技术和装备164

第一节 国内外技术发展现状164

一、水平定向长钻孔施工技术和装备164

二、松软突出煤层抽放钻孔施工技术和装备165

第二节 煤矿井下定向长钻孔施工钻具166

一、高强度轻型钻杆166

二、稳定组合钻具定向钻进技术168

第三节 多点即时测斜仪174

一、基本原理和数值计算方程174

二、钻孔测量系统181

第四节 煤矿井下定向长钻孔施工技术现场试验183

一、七台河矿业精煤（集团）有限责任公司新兴煤矿现场试验183

二、晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿现场试验187

三、测斜仪实地试验194

第五节 松软突出煤层顺层长钻孔施工技术196

一、松软煤层顺层钻孔施工的技术难点分析196

二、提高松软突出煤层成孔长度的技术途径196

三、松软突出煤层螺旋钻进风力排渣成孔施工工艺197

四、风力排渣效果和成孔深度的合理参数201

第六节 松软突出煤层顺层钻孔钻具205

一、螺旋钻机具参数205

二、螺旋钻杆耐磨材料207

三、插接式密封型螺旋钻杆208

四、增加钻杆疲劳寿命的钻杆接头设计210

第七节 松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻机211

一、钻机主要技术参数211

二、钻机总体设计方案212

三、样机加工214

第八节 钻孔施工除尘技术214

一、除尘器整体方案设计和优化214

二、除尘器主要技术参数218

三、除尘器性能考察219

第九节 松软突出煤层螺旋钻进施工技术现场应用219

一、试验地点概况220

二、钻机现场试验情况220

三、试验结果分析222

第十节 小结223

第六章 煤层群保护层开采和瓦斯强化抽放技术及应用225

第一节 国内外技术发展现状225

一、保护层开采的基本原理225

二、煤层群保护层开采强化瓦斯抽放技术225

三、松软低透气性煤层强化瓦斯抽放技术227

第二节 极薄保护层开采及卸压瓦斯抽放试验228

一、保护层的选择228

二、极薄保护煤层的开采试验设备研制228

三、试验地点概况229

四、保护层工作面瓦斯治理试验方法229

五、被保护层工作面卸压瓦斯抽放试验方法230

第三节 极薄保护层开采强化抽放效果考察234

一、被保护层效果考察方案234

二、保护层工作面开采情况236

三、被保护层的卸压瓦斯抽放效果分析237

四、被保护层工作面消除突出危险性认证249

第四节 极薄保护层开采和卸压瓦斯抽放方案优化249

一、极薄煤层无人工作面开采方案249

二、被保护层工作面卸压瓦斯抽放方案优化251

第五节 煤层群保护层开采及强化瓦斯抽放技术系统集成252

一、保护层开采和卸压瓦斯强化抽放方案设计252

二、瓦斯抽放方法253

第六节 深孔控制预裂爆破基本原理260

一、爆炸应力波及控制孔的作用260

二、爆生气体作用和裂隙形成261

三、瓦斯压力的作用261

第七节 深孔预裂控制爆破专用装备改进和钻孔布置参数261

一、深孔预裂控制爆破专用装备改进261

二、钻孔布置参数选择262

第八节 深孔预裂控制爆破技术现场应用考察263

一、现场应用简况263

二、应用考察264

第九节 小结269

第七章 煤矿安全生产监控关键技术270

第一节 国内外技术发展现状270

第二节 高稳定性载体催化甲烷传感器271

一、甲烷载体催化敏感元件性能的提高271

二、高稳定性载体催化甲烷传感器274

三、甲烷传感器整机性能试验279

第三节 煤矿安全生产数字化实时监测与监管决策系统280

一、监测监管决策系统的网络结构280

二、软件系统组成281

第四节 CWebGIS网络地理信息系统平台282

一、WebGIS概述282

二、CWebGIS主要功能282

第五节 煤矿安全生产实时监测与监管决策系统283

一、联网数据源获取子系统283

二、井下区域安全测控单元间网络式互联互控关联子系统283

三、区域断电远程实时自动跟踪定位监测监管子系统284

四、CWebGIS网络通风监测管理子系统285

五、煤矿安全状态实时监测监管子系统286

六、瓦斯抽放、通风、人员一体化监测子系统286

第六节 小结287

参考文献288