本书介绍了作者十余年来在矿井灾害多场耦合理论与防控技术方面取得的研究成果。全书共7章，以煤矿通风、瓦斯、火灾、粉尘（简称一通三防）为研究对象，总结矿井灾害防治理论与技术的现状和进展；梳理矿井灾害的种类及其成因；系统阐述矿井灾害的多场耦合控制方程、耦合致灾机理和灾害判别准则；分析瓦斯灾害、自燃灾害和粉尘灾害的多场耦合基本特征，重点介绍采动煤岩体卸压瓦斯、煤层钻孔抽采瓦斯、采空区煤自燃火灾、巷道粉尘运移等典型过程的多场耦合建模与计算；精选地面采动钻井抽采技术、颗粒密封漏气裂隙瓦斯抽采技术、脉动气力压裂煤层增透技术、煤自燃液氮防灭火技术、巷道干式过滤除尘技术等代表性应用成果；最后简述矿井灾害多物理量监测与预测方法，展望未来发展趋势。
前言
第1章绪论1
1.1我国煤炭生产现状与趋势1
1.2矿井灾害防治理论2
1.2.1矿井灾害概述2
1.2.2矿井瓦斯防治理论3
1.2.3矿井火灾防治理论6
1.2.4矿井粉尘防治理论8
1.3矿井灾害防治技术9
1.3.1矿井瓦斯防治技术9
1.3.2矿井火灾防治技术11
1.3.3矿井粉尘防治技术12
1.4矿井灾害多场耦合理论现状14
参考文献15
第2章矿井灾害种类及形成19
2.1矿井灾害的种类19
2.1.1矿井瓦斯19
2.1.2矿井火灾25
2.1.3矿井粉尘29
2.2矿井灾害的形成33
2.2.1矿井瓦斯33
2.2.2矿井火灾37
2.2.3矿井粉尘46
2.3矿井灾害的多场耦合特征48
2.3.1矿井灾害物理场的跨尺度特征48
2.3.2矿井灾害多场耦合的基本理论51
参考文献54
第3章矿井灾害多场耦合理论56
3.1控制方程体系56
3.1.1煤岩裂隙渗流场控制方程56
3.1.2煤岩巷道流体场控制方程63
3.1.3煤岩应力场控制方程65
3.1.4温度场控制方程68
3.2矿井灾害耦合关系71
3.2.1瓦斯灾害气-固-热耦合机理71
3.2.2自燃灾害气-固-热耦合机理72
3.2.3粉尘灾害气-固耦合机理74
3.3矿井灾害判别准则75
3.3.1瓦斯灾害判别准则75
3.3.2自燃灾害判别准则81
3.3.3粉尘灾害判别准则85
参考文献87
第4章瓦斯灾害耦合理论分析与防控技术89
4.1瓦斯灾害多物理场特征89
4.1.1地应力场89
4.1.2采动裂隙场90
4.1.3采空区气体流动场92
4.1.4瓦斯渗流场92
4.1.5瓦斯浓度场93
4.2瓦斯灾害耦合计算分析95
4.2.1采动煤岩体卸压瓦斯多场耦合计算95
4.2.2煤层钻孔瓦斯抽采多场耦合计算104
4.3煤层瓦斯抽采的安全准则和效率准则121
4.3.1煤层瓦斯抽采安全准则123
4.3.2煤层瓦斯抽采效率准则132
4.4地面采动钻井高效抽采技术139
4.4.1地面钻井控制单一煤层卸压瓦斯流场模式140
4.4.2地面钻井抽采被保护层卸压瓦斯消突模式150
4.5固相颗粒密封漏气裂隙瓦斯抽采技术163
4.5.1抽采钻孔周边煤岩裂隙区分布与渗流特性164
4.5.2煤岩裂隙内固相颗粒的堵塞行为179
4.5.3固相颗粒密封漏气裂隙装备与技术工艺192
4.5.4固相颗粒密封钻孔漏气裂隙工程应用196
4.6脉动气力压裂煤层增透技术198
4.6.1脉动气力压裂参数对煤体孔隙结构的影响199
4.6.2脉动气力压裂煤层增透工业性试验208
参考文献221
第5章自燃灾害耦合理论分析与防控技术224
5.1自燃灾害多物理场特征224
5.2自燃灾害耦合计算分析225
5.2.1采空区自燃灾害的多场耦合模型225
5.2.2采空区煤自燃多场耦合模型的验证233
5.2.3采空区自燃与瓦斯共生灾害多场耦合计算236
5.3煤自燃与瓦斯耦合致灾的判定准则247
5.3.1煤自燃与瓦斯共生致灾判定准则247
5.3.2采空区瓦斯抽采流场及安全度演化248
5.4煤自燃灾害防控的液氮技术264
5.4.1液氮防灭火概述265
5.4.2跨尺度裂隙场内液氮传热传质特性266
5.4.3液氮防灭火关键技术及装备275
5.4.4复杂煤矿特大瓦斯燃爆事故处置284
5.4.5千万吨级矿井极易自燃煤层液氮防灭火287
5.4.6煤矿空冷式液氮防灭火、降温技术及工程应用294
参考文献303
第6章粉尘灾害耦合理论分析与防控技术305
6.1粉尘灾害多物理场特征305
6.1.1流场305
6.1.2粉尘浓度场306
6.2粉尘灾害耦合计算分析307
6.2.1气固两相流建模307
6.2.2巷道粉尘颗粒受力机理308
6.2.3巷道粉尘运移追踪模型311
6.2.4巷道粉尘运移的多场耦合计算313
6.2.5掘进工作面全粒径粉尘分布可视化技术318
6.3粉尘灾害防控技术330
6.3.1粉尘灾害防控常用技术330
6.3.2巷道干式过滤除尘技术334
参考文献346
第7章矿井灾害多物理量监测与预测349
7.1多物理量监测概述349
7.2矿井灾害多物理量监测方法351
7.2.1矿井通风监测351
7.2.2矿井瓦斯监测359
7.2.3矿井火灾监测365
7.2.4矿井粉尘监测368
7.3矿井灾害多物理量监测大数据分析373
7.3.1大数据分析技术特征374
7.3.2大数据分析流程374
7.3.3实例-工作面瓦斯涌出浓度趋势预测方法375
7.4矿井灾害多物理量监测展望383
7.4.1感知方法多样化384
7.4.2数据分析平台化385
7.4.3预测预警智能化385
参考文献386
