目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 傳統(tǒng)采煤方法存在的突出問題 1
1.2 國內(nèi)外充填采煤技術(shù)沿革 3
1.2.1 國外充填采礦技術(shù)發(fā)展歷程 3
1.2.2 國內(nèi)充填開采技術(shù)發(fā)展歷程 4
1.3 充填采煤技術(shù)現(xiàn)狀 5
1.3.1 現(xiàn)代充填采煤特征 5
1.3.2 充填采礦分類 5
1.4 充填采煤技術(shù)發(fā)展趨勢 6
1.5 超高水材料充填開采技術(shù)研發(fā)應(yīng)用及發(fā)展 7
第2章 超高水材料及性能 9
2.1 超高水材料的基本組分 9
2.1.1 超高水材料水化反應(yīng) 9
2.1.2 超高水材料固結(jié)體微觀特性 10
2.2 超高水材料的基本性能 11
2.2.1 固結(jié)體力學(xué)特性 11
2.2.2 固結(jié)體物理化學(xué)特性 14
2.2.3 漿體流變特性 17
2.2.4 漿體的流動性 19
2.3 超高水材料固結(jié)體工程特性 22
2.3.1 不同形態(tài)固結(jié)體力學(xué)性能 22
2.3.2 大尺寸固結(jié)體蠕變特性 27
2.3.3 固結(jié)體側(cè)限受壓承載特性 35
2.4 影響超高水材料性能的因素 41
第3章 超高水材料充填開采工藝 43
3.1 采空區(qū)袋式充填開采工藝 43
3.1.1 工藝特點 43
3.1.2 袋式充填開采工藝的應(yīng)用 45
3.2 采空區(qū)開放式充填開采工藝 55
3.2.1 工藝特點 55
3.2.2 開放式充填開采工藝的應(yīng)用 56
3.3 采空區(qū)混合式充填開采工藝 61
3.3.1 間隔交錯式充填 61
3.3.2 分段阻隔式充填 63
第4章 超高水材料漿體制備系統(tǒng) 64
4.1 井下漿體制備系統(tǒng) 64
4.2 地面漿體制備系統(tǒng) 65
4.2.1 地面漿體制備設(shè)備 65
4.2.2 地面漿體制備自動控制系統(tǒng) 69
4.3 漿體輸送系統(tǒng) 73
4.3.1 輸送泵漿體輸送系統(tǒng) 73
4.3.2 漿體自流輸送系統(tǒng) 74
4.3.3 漿料混合裝置 76
4.3.4 風(fēng)水聯(lián)動管路清洗系統(tǒng) 78
4.4 制漿系統(tǒng)的推廣應(yīng)用 78
第5章 充填工作面液壓支架 79
5.1 充填液壓支架研究現(xiàn)狀 79
5.2 整體式充填液壓支架 79
5.2.1 基本原理 79
5.2.2 結(jié)構(gòu)形式 80
5.3 分體式充填液壓支架 81
5.3.1 基本原理 81
5.3.2 結(jié)構(gòu)形式 81
5.4 懸移式充填液壓支架 84
第6章 超高水材料充填開采覆巖活動及礦壓規(guī)律 86
6.1 覆巖活動規(guī)律及礦壓觀測基本方法 86
6.1.1 微地震監(jiān)測 86
6.1.2 圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測 92
6.1.3 支架工作阻力在線監(jiān)測 95
6.1.4 充填體承載應(yīng)力監(jiān)測技術(shù) 97
6.2 開放式充填開采工作面覆巖活動及礦壓顯現(xiàn) 98
6.2.1 陶一煤礦充Ⅰ工作面 98
6.2.2 陶一煤礦充Ⅵ工作面 104
6.3 袋式充填開采工作面覆巖活動及礦壓規(guī)律 120
6.3.1 陶一煤礦12706工作面 120
6.3.2 亨健煤礦2515工作面 129
第7章 袋式充填開采覆巖控制機理及關(guān)鍵要素 154
7.1 袋式充填開采覆巖結(jié)構(gòu)特征 154
7.1.1 充垮開采覆巖結(jié)構(gòu)對比 154
7.1.2 袋式充填開采覆巖控制要素 155
7.2 袋式充填開采“支架-圍巖”作用關(guān)系 158
7.2.1 袋式充填工作面需控圍巖 158
7.2.2 袋式充填工作面“支架-圍巖”關(guān)系 159
7.3 袋式充填開采覆巖控制機理及關(guān)鍵要素 162
7.3.1 袋式充填開采覆巖控制機理 162
7.3.2 影響充填效果的因素分析 163
7.3.3 充填開采參數(shù)對覆巖活動的影響 164
7.3.4 提高工作面充填效果的保障措施 165
第8章 開放式充填開采覆巖控制機理及關(guān)鍵要素 167
8.1 開放式充填開采覆巖控制機理及力學(xué)模型 167
8.1.1 開放式充填覆巖控制機理分析 167
8.1.2 開放式充填開采覆巖整體結(jié)構(gòu)力學(xué)模型 168
8.1.3 基本頂受力分析 171
8.1.4 直接頂斷裂步距分析 177
8.2 開放式充填開采“支架-圍巖”作用關(guān)系 181
8.2.1 直接頂初次破斷期間支架初撐力分析 181
8.2.2 直接頂周期破斷期間支架初撐力分析 185
8.2.3 支架工作阻力分析 187
8.3 開放式充填開采覆巖活動特征模擬分析 190
8.3.1 UDEC數(shù)值計算模型建立 190
8.3.2 模擬結(jié)果與分析 192
8.3.3 地表移動變形特征 204
8.4 開放式充填開采覆巖控制關(guān)鍵要素 207
8.4.1 利用支架尾梁提高充填液面 207
8.4.2 提高充填率的其他措施 209
第9章 超高水材料充填開采地表沉降規(guī)律及控制技術(shù) 210
9.1 地表沉降觀測方法 210
9.1.1 觀測工作流程 210
9.1.2 技術(shù)依據(jù) 210
9.2 單一工作面充填開采地區(qū)地表沉降觀測 210
9.2.1 地表移動觀測站的布設(shè)原則與觀測方法 210
9.2.2 觀測設(shè)備 212
9.2.3 變形監(jiān)測方案設(shè)計與測點布設(shè) 214
9.2.4 亨健礦2515工作面地表觀測結(jié)果 217
9.2.5 陶一礦12706工作面地表觀測結(jié)果 219
9.2.6 實測地表下沉率 221
9.3 單一工作面充填開采地表沉降規(guī)律研究 222
9.3.1 概率積分法簡介 222
9.3.2 地表下沉實測參數(shù)擬合計算 223
9.3.3 等效采高 225
9.3.4 地表下沉系數(shù) 228
9.4 充填開采地表沉降控制技術(shù) 231
9.4.1 影響充填效果的要素分析 231
9.4.2 袋式充填開采提高充填率控制地表沉降效果 233
9.4.3 開放式充填開采提高充填率控制地表沉降效果 237
第10章 區(qū)域充填開采地表沉降規(guī)律 239
10.1 區(qū)域充填開采充分采動地表沉降規(guī)律 239
10.1.1 陶一礦邯長鐵路下12706區(qū)塊充填開采情況 239
10.1.2 亨健礦2515區(qū)塊充填開采情況 249
10.1.3 陶一礦七采區(qū)充填開采情況 258
10.2 區(qū)域充填開采效果工程驗證及分析 272
10.2.1 充填工作面開采情況 272
10.2.2 充填過程中遇到的問題 273
10.2.3 充填體應(yīng)力監(jiān)測 274
10.2.4 工程驗證 274
10.2.5 充填體殘余強度 277
10.2.6 對2515區(qū)塊充填效果 277
10.3 超高水材料固結(jié)體穩(wěn)定性綜合分析 278
10.3.1 鈣礬石生成及穩(wěn)定性 278
10.3.2 采空區(qū)充填體泌水因素綜合分析 281
10.3.3 區(qū)域充填固結(jié)體穩(wěn)定的技術(shù)途徑 284
第11章 超高水材料充填開采設(shè)計 285
11.1 超高水材料充填開采設(shè)計的總體原則 285
11.1.1 總體原則 285
11.1.2 地表建(構(gòu))筑物破壞等級劃分標(biāo)準與要求 286
11.2 超高水材料充填開采設(shè)計流程 287
11.2.1 一般流程 287
11.2.2 優(yōu)化設(shè)計流程 289
11.3 超高水材料充填開采設(shè)計內(nèi)容 289
11.3.1 超高水材料選擇 289
11.3.2 充填率及充填采區(qū)布置 290
11.3.3 充填開采工藝系統(tǒng)設(shè)計 292
11.3.4 充填開采“三機”配套 293
11.3.5 采充工作制度 294
11.4 核心技術(shù)要素 295
參考文獻 296