煤炭資源從地下采出以后,周圍巖體的原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞,若不加以保護(hù),可誘發(fā)一系列的災(zāi)害問題。隨著大量煤炭資源從地下采出,開采所引起的巖層與地表沉陷及其環(huán)境災(zāi)害問題日益突出。因此,開采損害與保護(hù)一直是世界范圍內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。開采煤炭資源若不加以開采后的保護(hù),不僅會(huì)引起礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、地面村莊建筑物、鐵路、公路、水體、橋涵、管道、耕地、高壓輸電線路等的破壞,而且會(huì)給煤炭企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)賠償負(fù)擔(dān),同時(shí)也會(huì)影響到礦區(qū)乃至社會(huì)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。我國人口眾多,村莊稠密,村莊壓煤尤為嚴(yán)重,村莊等建筑物下采煤一直是困擾我國煤礦生產(chǎn)的重大問題。我國生產(chǎn)礦井“三下”(建筑物下、水體下、鐵路下)壓煤量達(dá)1.4×1010t以上,其中建筑物下壓煤8.76×109t。特別是在一些老礦區(qū),可采煤炭資源逐步枯竭,“三下”壓煤問題更為突出。因此,研究煤礦開采損害與保護(hù)技術(shù),對于解放“三下”壓煤、提高煤炭資源回收率、預(yù)防或減輕采動(dòng)損害、保護(hù)地表建(構(gòu))筑物和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
本書在引用前人研究成果的基礎(chǔ)上,總結(jié)了煤礦開采損害與保護(hù)技術(shù)的研究與教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn),全面系統(tǒng)地闡述了煤礦巖層與地表移動(dòng)的基本知識(shí),概括了我國煤礦“三下一上”采煤研究的最新成果和先進(jìn)技術(shù)。書中附有大量的工程實(shí)例和圖片,對一些問題的描述比較直觀,增強(qiáng)了本書的實(shí)用性和可讀性。編者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并參照課程教學(xué)大綱編寫此書,同時(shí),該書獲得國家自然科學(xué)基金(煤炭聯(lián)合基金)重點(diǎn)資助項(xiàng)目(U1261206)、河南省創(chuàng)新型科技人才隊(duì)伍建設(shè)工程和河南理工大學(xué)創(chuàng)新型科研團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃(T2013-1)的資助。
本書是“十二五”普通高等教育本科國家級(jí)規(guī)劃教材。全書由河南理工大學(xué)郭文兵教授任主編。中國礦業(yè)大學(xué)譚志祥教授,遼寧工程技術(shù)大學(xué)蘇仲杰教授、楊帆教授,安徽理工大學(xué)楊科教授,河南理工大學(xué)陳俊杰教授、柴華彬副教授、宋常勝副教授任副主編。全書由郭文兵統(tǒng)稿、定稿,中國礦業(yè)大學(xué)鄧喀中教授、河南理工大學(xué)鄒友峰教授任主審。全書分為十章:第一章、第六章由郭文兵編寫,第二章由譚志祥編寫,第三章由柴華彬編寫,第四章由陳俊杰編寫,第五章由譚志祥、郭文兵、宋常勝共同編寫,第七章由楊科編寫,第八章由宋常勝、郭文兵共同編寫,第九章由蘇仲杰編寫,第十章由楊帆、柴華彬共同編寫。
本書在編寫過程中,得到了河南理工大學(xué)周英教授、景國勛教授、勾攀峰教授的熱情指導(dǎo),河南理工大學(xué)博士生王云廣、研究生徐飛亞、婁高中、黃廣帥、白二虎、王金帥、李圣軍等參與了書稿的整理和編排工作,在此一并向他們表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,書中可能存在一些不足之處,歡迎讀者批評(píng)指正!
郭文兵,男,生于1969年10月,河南省寧陵縣人,教授,博士生導(dǎo)師,中國煤炭學(xué)會(huì)煤礦開采損害技術(shù)鑒定委員會(huì)委員,現(xiàn)任河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院副院長。1991、1994年分別獲采礦工程專業(yè)學(xué)士、碩士學(xué)位,2004年在中國礦業(yè)大學(xué)獲博士學(xué)位,2005-2006年在美國West Virginia University采礦工程系訪學(xué)。先后被評(píng)為“河南省優(yōu)秀青年科技專家”、“河南省杰出青年科學(xué)基金獲得者”、“河南省優(yōu)秀教師”、“河南省學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人”。主要從事巖層移動(dòng)與“三下”采煤方面的科研與教學(xué)工作。主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、大型企業(yè)委托項(xiàng)目等60余項(xiàng),獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng);發(fā)表論文90余篇,其中被SCI、EI收錄26篇;出版《煤礦開采損害與保護(hù)》等專(譯)著、教材5部。
第一章 地表移動(dòng)和變形規(guī)律
第一節(jié) 開采引起的巖層和地表移動(dòng)
第二節(jié) 盆地內(nèi)地表移動(dòng)和變形分析
第三節(jié) 移動(dòng)穩(wěn)定后盆地內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律
第四節(jié) 采動(dòng)過程中主斷面內(nèi)移動(dòng)和變形分布規(guī)律
第五節(jié) 巖層和地表移動(dòng)與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系
第六節(jié) 特殊地質(zhì)采礦條件下的巖層及地表移動(dòng)規(guī)律
復(fù)習(xí)思考題
第二章 保護(hù)煤柱留設(shè)
第一節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)基礎(chǔ)知識(shí)
第二節(jié) 保護(hù)煤柱留設(shè)方法
第三節(jié) 特殊類型煤柱的留設(shè)方法
復(fù)習(xí)思考題
第三章 地表移動(dòng)和變形預(yù)計(jì)
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 概率積分法
第三節(jié) 典型曲線法
第四節(jié) 剖面函數(shù)法
復(fù)習(xí)思考題
第四章 地表移動(dòng)和變形觀測
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 地表移動(dòng)觀測站設(shè)計(jì)
第三節(jié) 地表移動(dòng)觀測站的觀測工作
第四節(jié) 實(shí)測資料的數(shù)據(jù)處理和分析
第五節(jié) 地表移動(dòng)和變形監(jiān)測新技術(shù)
復(fù)習(xí)思考題
第五章 建筑物下采煤
第一節(jié) 建筑物的采動(dòng)損害與評(píng)定
第二節(jié) 建筑物下采煤的協(xié)調(diào)開采方法
第三節(jié) 條帶開采法
第四節(jié) 充填開采法
第五節(jié) 柱式采煤法
第六節(jié) 建(構(gòu))筑物加固防護(hù)措施
第七節(jié) 建筑物下采煤設(shè)計(jì)和觀測工作
復(fù)習(xí)思考題
第六章 水體下采煤
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 覆巖破壞規(guī)律
第三節(jié) 覆巖破壞高度地面鉆孔觀測
第四節(jié) 水體下采煤的技術(shù)措施
復(fù)習(xí)思考題
第七章 承壓水上采煤
第一節(jié) 底板突水類型及底板破壞規(guī)律
第二節(jié) 影響底板突水的主要因素
第三節(jié) 承壓水體采動(dòng)等級(jí)和防水安全煤巖柱留設(shè)方法
第四節(jié) 底板突水預(yù)測方法
第五節(jié) 承壓水上采煤方案和安全技術(shù)措施
復(fù)習(xí)思考題
第八章 線性構(gòu)筑物下采煤
第一節(jié) 地下開采對鐵路的影響及防護(hù)措施
第二節(jié) 地下開采對公路的影響及防護(hù)措施
第三節(jié) 地下開采對高壓輸電線路的影響及防護(hù)措施
復(fù)習(xí)思考題
第九章 井筒與工業(yè)廣場煤柱開采
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 井筒煤柱開采對立井的影響及計(jì)算
第三節(jié) 井筒與工業(yè)廣場煤柱開采原則及措施
第四節(jié) 立井偏斜與井壁應(yīng)力應(yīng)變觀測
復(fù)習(xí)思考題
第十章 開采對環(huán)境的影響及采取的保護(hù)措施
第一節(jié) 煤炭開采對環(huán)境影響現(xiàn)狀
第二節(jié) 開采沉陷對環(huán)境影響評(píng)價(jià)
第三節(jié) 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施
第四節(jié) 礦區(qū)破壞土地治理
第五節(jié) 開采沉陷區(qū)建筑土地利用
第六節(jié) 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)例
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)