防灭火泡沫在采空区松散煤岩多孔介质中的流动特性

防灭火泡沫产生量大、扩散范围广、可向高处堆积，是治理煤矿井下采空区隐蔽火源的主要技术途径。针对防灭火泡沫在采空区中流动的规律认识不清，导致应用工艺（灌注流量、压力、入口位置等）设计缺乏理论依据，还不能充分发挥泡沫防灭火技术优势的研究背景。本项目从防灭火泡沫流变性研究入手，深入开展了防灭火泡沫在松散煤岩介质中的基本渗流规律研究，确立了防灭火泡沫的非线性渗流模式与数理模型,构建了防灭火泡沫在采空区复杂三维多连通域流场中的渗透、流动的数学模型，并通过现场的渗流实验对数学模型进行了验证，通过数值模拟揭示了防灭火泡沫在采空区中渗透与扩散流动的特征及影响因素，为防灭火泡沫的应用工艺设计提供了支持。在本项目的资助下，课题组发表学术论文多少14篇，其中SCI检索4篇，EI检索4篇；出版专著1部，申请国家发明专利3项。

防灭火泡沫产生量大、扩散范围广、可向高处堆积，为治理煤矿井下采空区隐蔽火源提供了新的技术途径。目前，对防灭火泡沫在采空区中流动的规律认识不清，导致其应用工艺（灌注流量、压力、入口位置等）设计缺乏理论依据，还不能充分发挥泡沫防灭火技术的效率。为此，本项目拟通过实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法，从防灭火泡沫流变性研究入手，深入开展防灭火泡沫在松散煤岩介质中的基本渗流规律研究，确立防灭火泡沫的非线性渗流模式与数理模型,明晰含固相颗粒防灭火泡沫的流固耦合机制，在此基础上构建防灭火泡沫在采空区复杂三维多连通域流场中的渗透、流动理论模型，揭示防灭火泡沫在采空区中渗透与扩散流动的特征及影响因素，以期达到指导、优化防灭火泡沫应用工艺设计的目的。本项目的研究为应用泡沫技术解决大面积采空区中煤自燃隐蔽火源治理的关键技术难题提供重要的科学依据，对治理大范围采空区煤炭自燃和综放面火灾防治具有十分重要的意义

《煤矿采空区岩体结构及地面建筑地震安全防护》是一部系统论述煤矿采空区地震安全及地面建筑抗震性能劣化防护控制的理论和实用技术的专著。全书共9章。主要内容包括：煤矿采空区灾害的特征与形成原因、煤矿采空区的稳定性及多煤层重复开采影响下覆岩移动变形沉陷致灾力学机制、煤矿采空区煤柱与巷道结构及围岩的地震动力响应及稳定性、煤矿采动区建筑物抗震性能劣化机制、煤矿采动建筑抗开采沉陷隔震保护体系、煤矿采空区建筑物地震动力灾变及防控等一系列问题，并详细介绍了地震作用下煤矿巷道及采空区岩体结构的动力响应及地面建筑的抗震性能劣化机制与抗开采沉陷隔震保护装置。

《煤矿采空区岩体结构及地面建筑地震安全防护》可供从事采矿工程、岩土工程、结构工程、矿山开采沉陷控制、岩层移动与控制等领域的科技工作者和工程技术人员参考使用。

沉积岩特性概述

沉积岩是指成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。曾称水成岩。是组成地壳的三大岩类 (火成岩、沉积岩和变质岩)之一。沉积物指陆地或水盆地中的松散碎屑物，如砾石、砂、粘土、灰泥和生物残骸等。主要是母岩风化的产物，其次是火山喷发物、有机物和宇宙物质等。沉积岩分布在地壳的表层。在陆地上出露的面积约占75%，火成岩和变质岩只有25%。但是在地壳中沉积岩的体积只占5%左右，其余两类岩石约占95%。沉积岩种类很多，其中最常见的是页岩、砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总数的95%。这三种岩石的分配比例随沉积区的地质构造和古地理位置不同而异。总的说，页岩最多，其次是砂岩，石灰岩数量最少。沉积岩地层中蕴藏着绝大部分矿产，如能源、非金属、金属和稀有元素矿产，其次还有化石群。

沉积岩化学成分

随沉积岩中的主要造岩矿物含量差异而不同。例如，泥质岩以粘土矿物为主要造岩矿物，而粘土矿物是铝-硅酸盐类矿物，因此泥质岩中SiO2及Al2O3的总含量常达70%以上。砂岩中石英、长石是主要的，一般以石英居多，因此SiO2及Al2O3含量可高达80%以上，其中SiO2可达60～95%。石灰岩、白云岩等碳酸盐岩，以方解石和白云石为造岩矿物，CaO或CaO MgO含量大，SiO2,Al2O3等含量一般不足10%。表1是根据岩样的化学分析资料综合的泥质岩、砂岩和石灰岩的化学成分含量范围值。