內(nèi)容提要
本書(shū)對(duì)大采高一次采全高工作面礦壓活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容包括:大采高綜采工作面開(kāi)采礦壓活動(dòng)規(guī)律的研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),大采高綜采工作面礦壓測(cè)試方法與技術(shù),大采高綜采工作面覆巖關(guān)鍵層判斷方法,大采高綜采工作面三帶分布特征,神華寧煤集團(tuán)下屬礦井大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究,大采高綜采工作面巖層應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律,大采高綜采工作面地表沉降規(guī)律等。
本書(shū)反映了作者近年來(lái)在大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律方面的系統(tǒng)研究成果,可供采礦專(zhuān)業(yè)、地質(zhì)專(zhuān)業(yè)等技術(shù)人員參考,也可供采礦專(zhuān)業(yè)研究生學(xué)習(xí)使用。
厚煤層開(kāi)采工藝有分層開(kāi)采、綜放開(kāi)采和大采高開(kāi)采。其中,大采高開(kāi)采技術(shù)是厚煤層開(kāi)采工藝的重要發(fā)展方向之一。與其他工藝相比,大采高開(kāi)采生產(chǎn)能力進(jìn)一步增加,機(jī)械利用率更高;但是經(jīng)過(guò)礦山實(shí)踐發(fā)現(xiàn),大采高開(kāi)采時(shí)支架與圍巖系統(tǒng)穩(wěn)定性差、事故率高,嚴(yán)重制約著大采高開(kāi)采工藝的應(yīng)用,急需研究大采高覆巖運(yùn)動(dòng)特征及礦壓控制理論,指導(dǎo)大采高綜采工作面安全高效開(kāi)采。本書(shū)通過(guò)相似材料試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論分析等方法,針對(duì)大采高綜采工作面覆巖結(jié)構(gòu)及運(yùn)移規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、工作面礦壓與巖層控制機(jī)理、地表沉陷規(guī)律等進(jìn)行了研究。主要研究如下:(1)大采高綜采工作面三帶分布與常規(guī)采高相比,垮落帶與斷裂帶明顯加大,淺埋深礦井條件下,可能使得在常規(guī)采高下三帶俱全的工作面,在大采高情況下缺失彎曲下沉帶。(2)建立大采高結(jié)構(gòu)模型,分析采場(chǎng)覆巖運(yùn)動(dòng)特征,確定支架工作阻力,實(shí)測(cè)及模擬分析大采高礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,說(shuō)明采場(chǎng)來(lái)壓及步距均受關(guān)鍵層控制。(3)采高越大,采場(chǎng)超前支承壓力峰值越小,集中區(qū)越向煤壁深部轉(zhuǎn)移,支承壓力影響范圍越大。原因是采高加大,使煤壁一側(cè)自由段高度加大,靠近自由面一側(cè)單位體積的煤柱承載能力減小。(4)大采高綜采工作面原巖應(yīng)力與采高關(guān)系不大,但開(kāi)挖后影響很明顯,采高越大,應(yīng)力場(chǎng)變化范圍越大;埋深與應(yīng)力場(chǎng)關(guān)系密切,埋深越大,應(yīng)力場(chǎng)峰值越大;工作面寬度對(duì)應(yīng)力場(chǎng)影響也較明顯,工作面越寬,應(yīng)力峰值越大。(5)影響地表沉降的因素較多,比較明顯的是埋深和采高。埋深越大,下沉量的峰值越小,但影響范圍越大;采高加大對(duì)地表沉降影響主要表現(xiàn)在采高加大后,會(huì)引起關(guān)鍵層發(fā)生變化,淺埋深工作面會(huì)引起地表沉降突變。本書(shū)得到以下項(xiàng)目及機(jī)構(gòu)的資助:河北省煤炭資源綜合開(kāi)發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心、河北工程大學(xué)安全科學(xué)技術(shù)研究院、河北省水資源水環(huán)境調(diào)控及綜合管理協(xié)同創(chuàng)新中心、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0600801)、河北省自然基金(D2013402006)、河北省高等學(xué)?茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(QN2015157)。孟志強(qiáng)2017年8月7日
目次
1選題背景與地質(zhì)概況
1.1選題的背景和意義
1.2文獻(xiàn)綜述
1.3研究?jī)?nèi)容和方法
1.4研究區(qū)地質(zhì)條件
2試驗(yàn)方法與試驗(yàn)工作
2.1原巖地應(yīng)力測(cè)試
2.2兩巷壓力監(jiān)測(cè)
2.3相似材料模擬試驗(yàn)
2.4數(shù)值模擬
3大采高綜采工作面的關(guān)鍵層
3.1覆巖結(jié)構(gòu)與圍巖控制
3.2覆巖關(guān)鍵層確定
3.3研究區(qū)頂板分類(lèi)
3.4關(guān)鍵層在開(kāi)采過(guò)程中的作用
3.5小結(jié)
4大采高綜采工作面三帶分布特征
4.1不考慮關(guān)鍵層時(shí)覆巖三帶結(jié)構(gòu)
4.2大采高綜采面覆巖三帶結(jié)構(gòu)
4.3大采高情況下的關(guān)鍵層
4.4大采高綜采工作面覆巖結(jié)構(gòu)變異研究
4.5小結(jié)
5大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究
5.1工作面液壓支架強(qiáng)度分析
5.2梅花井煤礦116101綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
5.3棗泉煤礦11203綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
5.4羊場(chǎng)灣煤礦Y120205綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
5.5超前支承壓力
5.6影響采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素
5.7小結(jié)
6大采高綜采工作面巖層應(yīng)力場(chǎng)分布
6.1埋深對(duì)巖層應(yīng)力場(chǎng)影響
6.2采高對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響
6.3工作面寬度對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響
6.4圍巖災(zāi)變的聲發(fā)射信號(hào)監(jiān)測(cè)分析
6.5小結(jié)
7大采高綜采工作面地表沉降研究
7.1地表沉降
7.2地表沉降指標(biāo)
7.3影響地表沉降的因素
7.4相似材料模擬中的地表下沉
7.5小結(jié)
8結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)
8.1結(jié)論
8.2創(chuàng)新點(diǎn)
附錄FLAC3D成圖與數(shù)據(jù)處理
參考文獻(xiàn)