【正文】 結(jié)構(gòu)的分類主要出于煤礦安全角度和研究目標(biāo)的不同來進(jìn)行的。同時(shí)，不同破壞程度構(gòu)造煤的瓦斯解吸規(guī)律的差異性，直接影響到工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)參數(shù)的準(zhǔn)確性和瓦斯含量等基礎(chǔ)參數(shù)的測(cè)量精度，進(jìn)而影響突出危險(xiǎn)性區(qū)域預(yù)測(cè)和工作面預(yù)測(cè)的可靠性，導(dǎo)致突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)參數(shù)敏感性差或低指標(biāo)突出事故，增加煤與瓦斯突出防治的盲目性，因此，研究不同破壞程度構(gòu)造煤的瓦斯解吸規(guī)律以及與突出危險(xiǎn)性關(guān)系具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。例如平煤十礦””；鶴煤六礦””~，瓦斯放散初速度達(dá)21~25。不斷發(fā)生的煤與瓦斯突出事故，與黨和國家所倡導(dǎo)的“以人為本”、“建立和諧社會(huì)”的發(fā)展戰(zhàn)略格格不入，直接妨礙了煤礦安全高效生產(chǎn)，阻滯了煤炭工業(yè)的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展。每年的事故災(zāi)害造成的死亡人數(shù)如將小煤窯計(jì)算在內(nèi)均超過萬人、造成直接經(jīng)濟(jì)損失近百億元[7]。但我國煤炭資源絕大部分埋藏深，煤炭賦存條件復(fù)雜，自然災(zāi)害較為嚴(yán)重，不適合露天開采，95%以上是礦井開采。煤炭是我國的主要能源，分別占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的76%和69%，預(yù)計(jì)2050年仍將占50%以上[1]， “十一五”期間，隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，煤炭工業(yè)面臨著新的發(fā)展機(jī)遇，也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能降耗等因素，預(yù)測(cè)2010年全國煤炭需求總量為26億噸[2~5]，即煤炭在相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)將一直是我國居支配地位的主要能源。6. 本報(bào)告存入研究生技術(shù)檔案，是學(xué)位評(píng)定材料之一，填寫要認(rèn)真，要求用5號(hào)宋體字體，A4紙雙面打印，如欄內(nèi)填寫不下，可另加附頁。4. 此表經(jīng)過導(dǎo)師和有關(guān)人員簽字后，一式三份，交研究生工作秘書處，研究生工作秘書匯總后，交研究生處培養(yǎng)辦公室一份（備查）。2. 研究生一般應(yīng)在結(jié)束課程學(xué)習(xí)之后的第一個(gè)學(xué)期內(nèi)通過文獻(xiàn)調(diào)研，主動(dòng)跟導(dǎo)師討論，完成學(xué)位論文的開題報(bào)告。河 南 理 工 大 學(xué)研究生學(xué)位論文開題報(bào)告學(xué) 號(hào)：110601010103 姓 名：劉彥偉 學(xué) 位 類 別：工學(xué)博士 學(xué)科、專業(yè)：安全技術(shù)及工程 研 究 方 向：瓦斯災(zāi)害防治 導(dǎo) 師 姓 名：劉明舉 填 表 日 期： 河南理工大學(xué)研究生處制說 明1. 抓好研究生學(xué)位論文的開題報(bào)告是保證論文質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了加強(qiáng)對(duì)研究生培養(yǎng)的過程管理，規(guī)范研究生學(xué)位論文的開題報(bào)告，特印發(fā)此表。3. 研究生的學(xué)位論文開題報(bào)告，應(yīng)該在學(xué)位授予點(diǎn)（或相應(yīng)的研究室，教研室）組織的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上報(bào)告，聽取意見，論證后再填寫此表。5. 研究生在申請(qǐng)學(xué)位論文答辯時(shí)，必須提交研究生工作秘書處的那份開題報(bào)告。研究題目：構(gòu)造煤瓦斯解吸規(guī)律與放散模型研究課題來源：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）課題“煤礦瓦斯災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造作用機(jī)理”、 河南省杰出人才計(jì)劃“構(gòu)造軟煤特征與配套探測(cè)技術(shù)研究”一、文獻(xiàn)綜述與選題依據(jù)（選題的理論依據(jù)和實(shí)用價(jià)值、前人在本研究領(lǐng)域的成果、國內(nèi)外目前的研究動(dòng)向及進(jìn)展），并列出主要參考文獻(xiàn)目錄（以“文獻(xiàn)綜述”中出現(xiàn)先后為序進(jìn)行編號(hào)，且編號(hào)與“文獻(xiàn)綜述”中標(biāo)注一致，書寫格式按國標(biāo)GB771487執(zhí)行，要求參考文獻(xiàn)：博士研究生不少于50篇，碩士研究生不少于30篇；其中外文文獻(xiàn)：博士研究生不少于30篇，碩士研究生不少于15篇）：（可加附頁）研究目的、意義我國煤炭資源最為豐富，是世界第一產(chǎn)煤大國，煤炭產(chǎn)量占世界的37%。因此，煤炭工業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其健康、穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展是關(guān)系到國家能源安全的重大問題。同時(shí)我國生產(chǎn)技術(shù)條件和裝備總體比較落后等決定了煤礦安全問題仍是制約煤炭工業(yè)發(fā)展的突出問題[6]。我國煤礦災(zāi)害中，瓦斯災(zāi)害尤為嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國620處重點(diǎn)煤礦中，煤與瓦斯突出和高瓦斯礦井約占54%，而且隨著開采深度和強(qiáng)度的加大，原非突出煤層和一些新建礦井正在升級(jí)為突出煤層，僅2007年發(fā)生死亡3人以上煤與瓦斯突出事故26起，死亡196人，其中河南省發(fā)生3起，死亡22人，2008年以來，河南發(fā)生了6起大型突出事故，死亡96人[8]。大量的研究和突出實(shí)例表明，一定厚度構(gòu)造煤的存在是發(fā)生煤與瓦斯突出的必要條件[9]。構(gòu)造煤的孔隙率高、比表面積大、瓦斯放散能力強(qiáng)、解吸速度快、煤體強(qiáng)度低、應(yīng)力敏感性強(qiáng)、透氣性低，具備發(fā)生煤與瓦斯突出瓦斯動(dòng)力學(xué)和力學(xué)性質(zhì)條件，是防治煤與瓦斯突出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，通過研究構(gòu)造煤的孔隙結(jié)構(gòu)特征和瓦斯解吸動(dòng)力學(xué)，綜合考慮擴(kuò)散和滲透對(duì)瓦斯解吸過程的影響，擬建立構(gòu)造煤瓦斯放散的數(shù)學(xué)模型，闡述構(gòu)造煤瓦斯放散的過程和機(jī)理。前蘇聯(lián)礦業(yè)研究所1958年依據(jù)煤的破壞程度分為非破壞煤、破壞煤、強(qiáng)烈破壞煤、粉碎煤和全粉煤五類；我國《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》中也將煤的破壞類型分為五類[10]，與前蘇聯(lián)的分類方法相似。琚宜文[12]提出一套構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)成因分類方案：按照脆性變形系列分為碎裂煤、碎斑煤、碎粒煤、碎粉煤、片狀煤、薄片煤。國家十五科技攻關(guān)期間[14]，河南理工大學(xué)在補(bǔ)充和完善原分類方案基礎(chǔ)上，依據(jù)f值的聚類分析和物性參數(shù)測(cè)試，將煤體結(jié)構(gòu)的四類分法退一步分為硬煤和構(gòu)造軟煤，目的是便于生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)非接觸性探測(cè)煤體結(jié)構(gòu)類型。迄今為止，已有不少研究者對(duì)比測(cè)試了不同礦區(qū)、不同煤級(jí)的原生結(jié)構(gòu)煤與構(gòu)造煤的孔隙特征，大多數(shù)研究表明構(gòu)造煤主要增加了中孔、過渡孔的孔容，不影響微孔的孔容，即構(gòu)造變形沒有影響到小于100197。Hower[15]研究認(rèn)為構(gòu)造變形不會(huì)對(duì)納米級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化；國內(nèi)最早比較構(gòu)造煤和原生結(jié)構(gòu)煤孔隙特征的是王佑安和楊思敬[16]，根據(jù)對(duì)29個(gè)不同破壞程度類型煤樣的壓汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)滲透孔隙體積（孔徑10010000197。）體積的大幅度增大。另外，F(xiàn)risen WI和Mikula RJ建立了壓汞法測(cè)試多孔固體時(shí)孔體積與與壓力的關(guān)系[19]。隨著測(cè)試手段的改善，對(duì)構(gòu)造煤中微孔的測(cè)試研究也得到了很大提高，從而有了一些與以往研究結(jié)果不同的認(rèn)識(shí)。研究發(fā)現(xiàn)碎裂煤、碎斑煤及片狀煤孔隙結(jié)構(gòu)以開放孔和半封閉孔為主，碎粒煤及薄片煤屬于半封閉孔，并有一定的開放性；揉皺煤及鱗片煤孔隙結(jié)構(gòu)有一定的封閉性，糜棱煤主要為細(xì)頸瓶孔。煤與瓦斯突出是地應(yīng)力、煤層瓦斯和煤體結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)共同作用的結(jié)果。微孔和過渡孔微孔和過渡孔中的氣體可以產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象。m的大孔構(gòu)成了速度較快的層流滲透區(qū)，直徑100181。構(gòu)造煤瓦斯放散速度快，而其速度快慢程度與煤的微孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙表面性質(zhì)和孔隙大小有關(guān)；隨構(gòu)造破壞類型的增高，瓦斯放散速度加快，即糜棱煤＞碎粒煤＞碎裂煤[24]，瓦斯放散速度越大，越容易形成具有攜帶已破碎煤能力的瓦斯流，即越有利于突出的發(fā)展。構(gòu)造煤比表面積的增大表明其瓦斯吸附量將增加，不少研究者已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一結(jié)論。具有突出危險(xiǎn)的煤，在同樣壓力下，變形值大，強(qiáng)度小，滲透率低，是導(dǎo)致瓦斯突出的關(guān)鍵條件。利用掃描電鏡對(duì)煤裂隙進(jìn)行研究已經(jīng)取得了一些成果。聶繼紅[18]利用掃描電鏡觀察突出煤層的顯微結(jié)構(gòu)特征，為認(rèn)識(shí)突出煤層易于發(fā)生突出的原因提供了依據(jù),其主要表現(xiàn)為斷口類型多，斷口脊線密集，顯微角礫狀結(jié)構(gòu)和鱗片狀結(jié)構(gòu)是鑒定突出危險(xiǎn)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。物理測(cè)試方面，石強(qiáng)、潘一山[27]將水飽和煤樣置于核磁共振儀中，利用核磁共振成像技術(shù)獲取水飽和煤樣的核磁共振圖像，應(yīng)用數(shù)值軟件中的圖像處理函數(shù)對(duì)共振圖像進(jìn)行處理分析，觀察研究煤樣的主裂隙特征及分布形態(tài)。（4）煤的瓦斯解吸規(guī)律煤體瓦斯解吸規(guī)律可以反映煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性及用于確定煤層的瓦斯含量。在該研究領(lǐng)域，前蘇聯(lián)、西德、波蘭、法國、澳大利亞、日本以及我國煤炭科學(xué)研究總院撫順分院、重慶分院和河南理工大學(xué)等進(jìn)行了大量的研究，提出了一系列瓦斯解吸規(guī)律經(jīng)驗(yàn)公式，包括巴雷爾式（）[28]、文特式[29]、烏斯基諾夫式[30]、博特式[31]、孫重旭式[32]、艾黎式[33]、渡邊伊溫[34]、大牟田秀文式[35]、王佑安式[36]、指數(shù)式等，依據(jù)解吸量與時(shí)間的關(guān)系，總體可分為兩類，一類是冪函數(shù)式，一類是指數(shù)式。指數(shù)式適合描述煤塊初始階段瓦斯解吸規(guī)律，對(duì)我國煤礦井下解吸法測(cè)定本煤層瓦斯含量時(shí)用于推算取樣過程煤樣漏失瓦斯量的依據(jù)，遺憾的是當(dāng)被測(cè)煤層破壞強(qiáng)烈時(shí)，計(jì)算得到的漏失瓦斯量與實(shí)際值誤差較大[3943]。關(guān)于粒度對(duì)解吸規(guī)律的影響，撫順分院楊其鑾、曹垚林等研究表明[40,41,46]，煤屑存在一個(gè)極限粒度，在小于極限粒度范圍內(nèi)，瓦斯解吸強(qiáng)度、衰減系數(shù)隨著煤樣粒度的增大而衰減， 當(dāng)煤樣粒度大于極限粒度（6mm）時(shí)，瓦斯解吸強(qiáng)度、衰減系數(shù)隨著煤樣粒度的增大而衰減的趨勢(shì)不再明顯。氣態(tài)水對(duì)煤吸附氣體有顯著影響，隨煤中水分的增加煤吸附氣體能力降低[48,49]，因水分子具有極性，煤會(huì)優(yōu)先吸附水分子，從而影響煤的吸附位和吸附能，但當(dāng)煤中水分超過臨界水分 (平衡水分)，即氣態(tài)水達(dá)到相對(duì)飽和并出現(xiàn)液態(tài)水時(shí)，煤吸附氣體能力不再受水分的影響