基本介紹
- 書名：淺埋煤層長壁開採岩層控制
- 作者：黃慶享
- ISBN：9787030568731
- 頁數：209
- 定價：￥110.00
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年
- 裝幀：平裝
- 開本：16
內容簡介,目錄,
內容簡介
《淺埋煤層長壁開採岩層控制》以神府東勝煤田為背景，系統闡述了淺埋煤層礦壓規律，提出了淺埋煤層的科學定義，建立了淺埋煤層頂板結構模型，給出了支架工作阻力的計算方法，形成了淺埋煤層頂板控制基本理論，並提出了“等效直接頂”的概念，建立了大采高采場頂板結構理論。《淺埋煤層長壁開採岩層控制》還揭示了覆岩“上行裂隙”和“下行裂隙”發育規律，建立了隔水層穩定性判據，提出了保水開採的分類和方法，建立了淺埋煤層保水開採岩層控制基本理論。此外，《淺埋煤層長壁開採岩層控制》提出了淺埋近距離煤層群分類，建立了煤層群頂板結構理論，提出了淺埋煤層群開採煤柱應力和地表裂縫耦合控制方法。
目錄
目錄
序
前言
第1章 淺埋煤層岩層控制基本理論 1
1.1 研究背景 1
1.2 淺埋煤層岩層控制理論進展 2
1.3 淺埋煤層覆岩垮落結構特徵與淺埋煤層定義 4
1.3.1 淺埋煤層覆岩垮落規律與頂板結構特徵 4
1.3.2 覆岩運動特徵與淺埋煤層定義 10
1.4 老頂岩塊端角摩擦係數和擠壓係數 11
1.5 淺埋煤層采場頂板結構基本理論 14
1.5.1 淺埋煤層采場老頂初次來壓的結構理論 14
1.5.2 淺埋煤層采場老頂周期來壓的結構理論 16
1.5.3 頂板載荷傳遞與支架工作阻力的確定 19
1.6 本章小結 20
第2章 淺埋煤層厚鬆散層動態載荷傳遞規律 22
2.1 動態載荷智慧型數據實時採集系統開發 22
2.2 淺埋煤層厚鬆散層破壞特徵 26
2.2.1 載荷傳遞模擬實驗設計 26
2.2.2 沙土層破壞特徵 27
2.3 采動厚沙土層動態載荷傳遞規律 29
2.3.1 采動頂板關鍵層動態載荷總體分布規律 30
2.3.2 采場頂板關鍵塊結構的動態載荷分布規律 31
2.4 厚鬆散層載荷傳遞因子確定 33
2.4.1 載荷傳遞因子的提出 33
2.4.2 載荷傳遞的岩性因子 33
2.4.3 卸荷拱的高度 34
2.4.4 載荷傳遞的時間因子 36
2.4.5 B關鍵塊上的載荷確定 37
2.5 本章小結 37
第3章 淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現規律 39
3.1 淺埋煤層普通采高工作面礦壓顯現規律 39
3.1.1 采高2.2m的普采工作面礦壓顯現規律 39
3.1.2 淺埋煤層3.5m采高綜采工作面礦壓顯現規律 42
3.2 采高4～5m工作面礦壓顯現規律 46
3.2.1 淺埋煤層4m采高工作面礦壓顯現規律 47
3.2.2 淺埋煤層4.3m采高快速推進工作面礦壓顯現規律 50
3.2.3 采高4.5m綜采工作面礦壓顯現規律 51
3.3 采高5～6m工作面礦壓顯現規律 52
3.3.1 采高5.5m工作面礦壓顯現規律 52
3.3.2 采高6m工作面礦壓顯現規律 56
3.4 采高6～7m工作面礦壓顯現規律 59
3.4.1 采高6.3m工作面礦壓顯現規律 59
3.4.2 采高6.9m工作面礦壓顯現規律 61
3.4.3 采高7m工作面礦壓顯現規律 62
3.5 大采高綜采工作面礦壓規律分析 65
3.5.1 淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現一般規律 66
3.5.2 典型淺埋煤層與近淺埋煤層大采高工作面礦壓對比 68
3.6 本章小結 69
第4章 大采高工作面等效直接頂與覆岩結構形態模擬 70
4.1 淺埋煤層大采高工作面覆岩破壞規律 70
4.1.1 物理模擬實驗設計 70
4.1.2 淺埋煤層5m大采高工作面覆岩破壞規律 72
4.2 大采高工作面等效直接頂的定義與分類 78
4.2.1 等效直接頂的定義 78
4.2.2 等效直接頂的分類 78
4.3 等效直接頂的應力分布 81
4.4 等效直接頂與支架初撐力 82
4.5 淺埋煤層大采高工作面老頂結構數值模擬 85
4.5.1 數值計算模型 85
4.5.2 典型淺埋煤層頂板結構特徵 88
4.5.3 近淺埋煤層模擬結果分析 90
4.6 本章小結 93
第5章 大采高工作面頂板結構及支護阻力的確定 95
5.1 典型淺埋煤層大采高工作面頂板結構及支護阻力分析 95
5.1.1 大采高工作面頂板“高位台階岩梁”結構模型 95
5.1.2 “高位台階岩梁”結構力學分析 96
5.1.3 大采高工作面支架額定工作阻力的確定 98
5.1.4 大采高工作面支架工作阻力的實例分析 100
5.1.5 大采高工作面支架工作阻力影響因素分析 101
5.2 近淺埋煤層大采高工作面雙關鍵層結構分析 103
5.2.1 近淺埋大采高工作面支架載荷特徵 103
5.2.2 近淺埋大采高工作面頂板結構形態 105
5.2.3 近淺埋頂板“雙關鍵層”結構穩定性分析 108
5.2.4 支架合理支護阻力的確定 111
5.3 本章小結 112
第6章 大采高工作面煤壁片幫控制 114
6.1 煤壁片幫基本特徵 114
6.2 煤壁應力場及片幫過程分析 117
6.3 煤壁穩定性的柱條模型分析 118
6.4 支護阻力對煤壁穩定性的影響 120
6.5 片幫的控制原則 123
6.6 本章小結 125
第7章 淺埋近距離煤層群頂板結構與岩層控制 126
7.1 淺埋近距離煤層群分類及其結構特徵 126
7.1.1 淺埋近距離煤層群分類 126
7.1.2 淺埋極近距離煤層覆岩垮落規律與結構特徵 128
7.1.3 淺埋近距離煤層覆岩垮落規律與結構特徵 134
7.2 淺埋極近距離煤層頂板結構分析 143
7.2.1 頂板活化結構模型 144
7.2.2 工作面支護阻力的確定 144
7.2.3 實例分析 146
7.3 淺埋單關鍵層近距離煤層頂板結構分析 146
7.3.1 單關鍵層頂板結構模型 147
7.3.2 工作面支護阻力的確定 147
7.3.3 實例分析 148
7.4 淺埋雙關鍵層近距離煤層頂板結構分析 148
7.4.1 雙關鍵層頂板結構模型 148
7.4.2 工作面支護阻力的確定 149
7.4.3 實例分析 150
7.5 本章小結 151
第8章 淺埋煤層保水開採岩層控制 152
8.1 概述 152
8.2 固液耦合相似模擬技術 153
8.2.1 高精度固液氣三相介質實驗裝置 153
8.2.2 隔水層物理性質及應力應變全程曲線測定 155
8.2.3 隔水層的水理性和應力應變全程相似條件的建立 158
8.2.4 隔水層相似材料及其配比的研製 160
8.2.5 隔水黏土層相似材料配比性能 161
8.3 采動覆岩裂隙發育規律與隔水性 165
8.3.1 隔水岩組采動導水裂隙規律與隔水性 166
8.3.2 上行裂隙帶發育高度 167
8.3.3 下行裂隙帶發育深度 168
8.4 隔水性判據與保水開採分類 171
8.4.1 隔水岩組的隔水性判據 172
8.4.2 保水開採分類 172
8.4.3 淺埋煤層保水開採岩層控制理論 173
8.5 淺埋煤層條帶充填保水開採岩層控制 174
8.5.1 充填開採方法與技術 174
8.5.2 充填材料及其力學特性 178
8.5.3 條帶充填隔水岩組穩定性分析 181
8.5.4 上行裂隙發育高度的確定 184
8.5.5 下行裂隙發育深度及位置 187
8.5.6 條帶充填開採隔水岩組穩定性判據 189
8.6 本章小結 192
第9章 淺埋煤層群開採集中應力與地裂縫控制 194
9.1 淺埋煤層群的煤柱群結構效應物理模擬 194
9.1.1 不同煤柱錯距的覆岩垮落與煤柱應力 194
9.1.2 不同煤柱錯距的覆岩裂隙演化規律 197
9.2 避開煤柱集中應力的區段煤柱錯距計算模型 201
9.2.1 不同錯距煤柱垂直應力分布規律 201
9.2.2 避開煤柱集中應力的區段煤柱錯距 203
9.3 減輕地表損害的區段煤柱錯距計算模型 204
9.4 兼顧應力和裂隙耦合控制的煤柱錯距確定 206
9.5 本章小結 207
參考文獻 208
彩圖
序
前言
第1章 淺埋煤層岩層控制基本理論 1
1.1 研究背景 1
1.2 淺埋煤層岩層控制理論進展 2
1.3 淺埋煤層覆岩垮落結構特徵與淺埋煤層定義 4
1.3.1 淺埋煤層覆岩垮落規律與頂板結構特徵 4
1.3.2 覆岩運動特徵與淺埋煤層定義 10
1.4 老頂岩塊端角摩擦係數和擠壓係數 11
1.5 淺埋煤層采場頂板結構基本理論 14
1.5.1 淺埋煤層采場老頂初次來壓的結構理論 14
1.5.2 淺埋煤層采場老頂周期來壓的結構理論 16
1.5.3 頂板載荷傳遞與支架工作阻力的確定 19
1.6 本章小結 20
第2章 淺埋煤層厚鬆散層動態載荷傳遞規律 22
2.1 動態載荷智慧型數據實時採集系統開發 22
2.2 淺埋煤層厚鬆散層破壞特徵 26
2.2.1 載荷傳遞模擬實驗設計 26
2.2.2 沙土層破壞特徵 27
2.3 采動厚沙土層動態載荷傳遞規律 29
2.3.1 采動頂板關鍵層動態載荷總體分布規律 30
2.3.2 采場頂板關鍵塊結構的動態載荷分布規律 31
2.4 厚鬆散層載荷傳遞因子確定 33
2.4.1 載荷傳遞因子的提出 33
2.4.2 載荷傳遞的岩性因子 33
2.4.3 卸荷拱的高度 34
2.4.4 載荷傳遞的時間因子 36
2.4.5 B關鍵塊上的載荷確定 37
2.5 本章小結 37
第3章 淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現規律 39
3.1 淺埋煤層普通采高工作面礦壓顯現規律 39
3.1.1 采高2.2m的普采工作面礦壓顯現規律 39
3.1.2 淺埋煤層3.5m采高綜采工作面礦壓顯現規律 42
3.2 采高4～5m工作面礦壓顯現規律 46
3.2.1 淺埋煤層4m采高工作面礦壓顯現規律 47
3.2.2 淺埋煤層4.3m采高快速推進工作面礦壓顯現規律 50
3.2.3 采高4.5m綜采工作面礦壓顯現規律 51
3.3 采高5～6m工作面礦壓顯現規律 52
3.3.1 采高5.5m工作面礦壓顯現規律 52
3.3.2 采高6m工作面礦壓顯現規律 56
3.4 采高6～7m工作面礦壓顯現規律 59
3.4.1 采高6.3m工作面礦壓顯現規律 59
3.4.2 采高6.9m工作面礦壓顯現規律 61
3.4.3 采高7m工作面礦壓顯現規律 62
3.5 大采高綜采工作面礦壓規律分析 65
3.5.1 淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現一般規律 66
3.5.2 典型淺埋煤層與近淺埋煤層大采高工作面礦壓對比 68
3.6 本章小結 69
第4章 大采高工作面等效直接頂與覆岩結構形態模擬 70
4.1 淺埋煤層大采高工作面覆岩破壞規律 70
4.1.1 物理模擬實驗設計 70
4.1.2 淺埋煤層5m大采高工作面覆岩破壞規律 72
4.2 大采高工作面等效直接頂的定義與分類 78
4.2.1 等效直接頂的定義 78
4.2.2 等效直接頂的分類 78
4.3 等效直接頂的應力分布 81
4.4 等效直接頂與支架初撐力 82
4.5 淺埋煤層大采高工作面老頂結構數值模擬 85
4.5.1 數值計算模型 85
4.5.2 典型淺埋煤層頂板結構特徵 88
4.5.3 近淺埋煤層模擬結果分析 90
4.6 本章小結 93
第5章 大采高工作面頂板結構及支護阻力的確定 95
5.1 典型淺埋煤層大采高工作面頂板結構及支護阻力分析 95
5.1.1 大采高工作面頂板“高位台階岩梁”結構模型 95
5.1.2 “高位台階岩梁”結構力學分析 96
5.1.3 大采高工作面支架額定工作阻力的確定 98
5.1.4 大采高工作面支架工作阻力的實例分析 100
5.1.5 大采高工作面支架工作阻力影響因素分析 101
5.2 近淺埋煤層大采高工作面雙關鍵層結構分析 103
5.2.1 近淺埋大采高工作面支架載荷特徵 103
5.2.2 近淺埋大采高工作面頂板結構形態 105
5.2.3 近淺埋頂板“雙關鍵層”結構穩定性分析 108
5.2.4 支架合理支護阻力的確定 111
5.3 本章小結 112
第6章 大采高工作面煤壁片幫控制 114
6.1 煤壁片幫基本特徵 114
6.2 煤壁應力場及片幫過程分析 117
6.3 煤壁穩定性的柱條模型分析 118
6.4 支護阻力對煤壁穩定性的影響 120
6.5 片幫的控制原則 123
6.6 本章小結 125
第7章 淺埋近距離煤層群頂板結構與岩層控制 126
7.1 淺埋近距離煤層群分類及其結構特徵 126
7.1.1 淺埋近距離煤層群分類 126
7.1.2 淺埋極近距離煤層覆岩垮落規律與結構特徵 128
7.1.3 淺埋近距離煤層覆岩垮落規律與結構特徵 134
7.2 淺埋極近距離煤層頂板結構分析 143
7.2.1 頂板活化結構模型 144
7.2.2 工作面支護阻力的確定 144
7.2.3 實例分析 146
7.3 淺埋單關鍵層近距離煤層頂板結構分析 146
7.3.1 單關鍵層頂板結構模型 147
7.3.2 工作面支護阻力的確定 147
7.3.3 實例分析 148
7.4 淺埋雙關鍵層近距離煤層頂板結構分析 148
7.4.1 雙關鍵層頂板結構模型 148
7.4.2 工作面支護阻力的確定 149
7.4.3 實例分析 150
7.5 本章小結 151
第8章 淺埋煤層保水開採岩層控制 152
8.1 概述 152
8.2 固液耦合相似模擬技術 153
8.2.1 高精度固液氣三相介質實驗裝置 153
8.2.2 隔水層物理性質及應力應變全程曲線測定 155
8.2.3 隔水層的水理性和應力應變全程相似條件的建立 158
8.2.4 隔水層相似材料及其配比的研製 160
8.2.5 隔水黏土層相似材料配比性能 161
8.3 采動覆岩裂隙發育規律與隔水性 165
8.3.1 隔水岩組采動導水裂隙規律與隔水性 166
8.3.2 上行裂隙帶發育高度 167
8.3.3 下行裂隙帶發育深度 168
8.4 隔水性判據與保水開採分類 171
8.4.1 隔水岩組的隔水性判據 172
8.4.2 保水開採分類 172
8.4.3 淺埋煤層保水開採岩層控制理論 173
8.5 淺埋煤層條帶充填保水開採岩層控制 174
8.5.1 充填開採方法與技術 174
8.5.2 充填材料及其力學特性 178
8.5.3 條帶充填隔水岩組穩定性分析 181
8.5.4 上行裂隙發育高度的確定 184
8.5.5 下行裂隙發育深度及位置 187
8.5.6 條帶充填開採隔水岩組穩定性判據 189
8.6 本章小結 192
第9章 淺埋煤層群開採集中應力與地裂縫控制 194
9.1 淺埋煤層群的煤柱群結構效應物理模擬 194
9.1.1 不同煤柱錯距的覆岩垮落與煤柱應力 194
9.1.2 不同煤柱錯距的覆岩裂隙演化規律 197
9.2 避開煤柱集中應力的區段煤柱錯距計算模型 201
9.2.1 不同錯距煤柱垂直應力分布規律 201
9.2.2 避開煤柱集中應力的區段煤柱錯距 203
9.3 減輕地表損害的區段煤柱錯距計算模型 204
9.4 兼顧應力和裂隙耦合控制的煤柱錯距確定 206
9.5 本章小結 207
參考文獻 208
彩圖
