北京
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。
煤炭是我国的主体能源，也是重要的工业原料，保障煤炭稳定供给对于国家能源安全和经济健康发展具有重要意义。在能源需求总量逐年增加而浅部资源日益枯竭的现状下，煤炭开采已向深部进军，煤层赋存条件变得更加复杂，许多低瓦斯矿井升级为高瓦斯甚至突出矿井，一些矿区的不易自燃煤层升级为自燃甚至容易自燃煤层。近年来煤矿井下机械化程度不断提高，以粉尘为主的职业危害问题不容忽视，成为现代化矿井的主要灾害之一。可以预见，未来深部煤炭资源开采将面临更加严峻的矿井灾害威胁。
矿井灾害的发生往往并非由某一因素控制，而是一系列多场耦合作用的结果。深部开采环境发生剧烈变化，煤岩体常呈现“高地应力、高瓦斯压力、高地温”的特点，在“三高”的复杂赋存环境下，煤岩体应力场、气体流场和温度场相互耦合作用导致矿井灾害风险的形成。例如，煤层采动应力诱发形成采动裂隙场，同时高地温将导致热应力和煤岩体力学性质的改变，它们之间的耦合作用引起煤岩地质体渗透特性的变化，直接影响采掘空间的瓦斯解吸渗流，进一步导致工作面瓦斯涌出异常现象。又如，在合适的供氧与蓄热条件下，空气流场、氧气浓度场和温度场耦合作用导致采空区遗煤自然发火，同时在上覆岩层应力作用下采空区垮落煤岩不断被压实，使得采空区流场动态变化，直接影响煤自燃的发展进程。当开采高瓦斯易自燃煤层时，在工作面漏风、遗煤瓦斯涌出的耦合作用下，采空区还极易出现瓦斯浓度处于爆炸极限范围的危险区带。如何定量研究多物理场之间的耦合作用关系及其时空演化规律，进而阐明矿井灾害的形成机理，是矿井灾害防控所需解决的一个关键科学问题。由于矿井灾害种类的多样性，尽管国内外学者取得了一些进展，但针对不同灾种的多场耦合建模和计算分析仍然是一个难点。
矿井灾害的多场耦合理论与防控技术是包含安全工程、采矿工程、地球物理学、岩石力学、流体力学以及化学等多学科交叉问题的重要研究课题，涉及面广，研究难度大，仍有大量工作需要进一步开展。通常，顶板事故、冲击地压、突水等灾害与矿井的水文条件、地质因素等密切相关，属于采矿学科的研究范畴；瓦斯、火灾、粉尘等灾害与矿井通风密切相关，属于矿山安全学科的研究范畴，通常称为“一通三防”。十余年来，作者团队聚焦“一通三防”问题，开展基础研究，取得了一系列技术成果，总结和凝练成本书。作者始终秉持科学研究源于工程、服务工程的学术思想，立足我国煤矿安全生产的重大需求，积极推动科技成果的转化与应用。本书亦如此，在阐述煤矿井下一般灾害多场耦合作用机理的基础上，体现了以调控致灾物理场时空演化规律为目标的灾害防控技术研发思路，实现了理论研究与工程实践的有机结合。
概念化的煤层瓦斯抽采物理模型
煤层瓦斯抽采安全度的时空演化规律
含瓦斯煤自燃物理过程示意图
巷道空间尺度液氮扩散试验
井下移动液氮目标式灌注装备及技术
煤矿安全监测系统网络示意图
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